專利名稱：用于對齊等離子體電弧切割器的諸零件的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及等離子體電弧切割器(torch)系統(tǒng)和加工工藝的領(lǐng)域。尤其是，本發(fā)明涉及用在一等離子體電弧切割器中的液體冷卻的電極和冷卻劑管。
背景技術(shù)：
例如等離子體電弧切割器和激光器的材料加工設(shè)備廣泛地應(yīng)用于金屬材料的切割加工中。等離子電弧切割器通常包括一切割器本體、安裝在該本體內(nèi)的一電極、帶有一中心出口孔的一噴嘴、諸電接頭，用于冷卻的和電弧和控制流體的諸通道、用于控制流體流動圖形的一渦旋環(huán)以及一電源。在切割器內(nèi)使用的氣體可以是不反應(yīng)的(例如氬或氮)或反應(yīng)的(例如氧或空氣)。該切割器產(chǎn)生等離子體電弧，該電弧是帶有高溫和高動量的一等離子氣體的一受限的電離化射流。
等離子體電弧切割器產(chǎn)生具有通常在20,000至40,000安培/英寸2的范圍內(nèi)的電流密度的傳送的等離子體電弧。高度限定的切割器的特征在于具有通常約為60,000安培/英寸2的較高電流密度的較窄的射流。高度限定的切割器產(chǎn)生窄的切割口和正方形切割角。這些切割器具有較細(xì)的熱作用區(qū)，并在產(chǎn)生無毛刺切割和吹去熔化的金屬方面較有效。
類似地，以激光為基礎(chǔ)的設(shè)備通常包括將氣流和激光束引入其中的一噴嘴。一透鏡聚焦激光束，然后激光束加熱工件。激光束和氣流通過一小孔離開該噴嘴，然后撞擊工件的一目標(biāo)區(qū)域。所造成的工件加熱和在氣體與工件材料之間的任何反應(yīng)相結(jié)合依據(jù)激光束的焦點(diǎn)和能量強(qiáng)度用于對工件的所選區(qū)域的加熱、流化或蒸發(fā)。這作用允許操作者切割或者修改工件。
材料加工設(shè)備的某些零件隨著使用時間的增加而惡化。在等離子體電弧切割器的情況下這些“可損耗的”零件包括電極、渦旋環(huán)、噴嘴以及護(hù)罩，理想地，這些零件在現(xiàn)場可易于調(diào)換。然而，為了確保合理的可損耗的使用壽命以及在自動的等離子體電弧切割系統(tǒng)中是很重要的等離子體電弧位置的精度和可重復(fù)性，在切割器內(nèi)對齊這些零件是很關(guān)鍵的。
某些等離子體電弧切割器包括一液體冷卻的電極。在Hypertherm公司的美國專利5,756,959中敘述了這一電極。該電極具有帶一敞開端和一封閉端的中空細(xì)長本體。該電極由銅形成，并包括高熱離子發(fā)射率材料(例如鉿或鋯)的一圓柱形插入物，該插入物被壓配進(jìn)入電極的底端內(nèi)的一孔中。該插入物的暴露的端面形成一發(fā)射表面。通常發(fā)射表面最初是平面。但是，發(fā)射表面最初可以被形成在插入物中形成一凹入部分，如在Hypertherm公司的美國專利5464,962中敘述的那樣，在任一情況下，插入物延伸進(jìn)入電極的底端中的孔內(nèi)，到達(dá)電極的中空內(nèi)部中設(shè)置的冷卻液體的一循環(huán)流。電極可以被“中空銑削”，其中在圍繞插入物的底端的內(nèi)部中形成一環(huán)形凹部。具有形成延伸通過本體的一圓筒形通道的一中空的、薄壁圓筒形本體的冷卻劑入口管位于電極本體的中空的內(nèi)表面附近。該管以分開關(guān)系延伸進(jìn)入該凹入部分內(nèi)，以提供在電極的內(nèi)表面上的冷卻劑的高流動速度。
在許多等離子體電弧切割器中和在許多操作狀態(tài)(例如高安培數(shù)切割)下，該管必須通過提供充分的冷卻從電極去除熱量，以得到可接受的電極使用壽命。已經(jīng)憑經(jīng)驗(yàn)明確了如果冷卻劑管的出口與電極的內(nèi)表面不對齊(沿縱向和/或徑向)，該管就不能充分地冷卻插入物。具有與電極不對齊的冷卻劑管的切割器的反復(fù)使用會引起插入物材料較迅速的損耗。為了實(shí)現(xiàn)所需的冷卻劑流動特性，通常將該管固定在相對于電極的一固定位置，以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)膶R。電極損耗通常造成低質(zhì)量的切割。例如，隨著電極損耗增加切口寬度尺寸可能加大，或者切割角度可能移動失去正方形。這要求經(jīng)常調(diào)換電極，以實(shí)現(xiàn)適合的切割質(zhì)量。
與安裝電極和冷卻劑管的傳統(tǒng)方向相關(guān)聯(lián)的誤差對于使用這些切割器的諸系統(tǒng)更難產(chǎn)生高度一致的、緊密公差的諸零件，同時不要求經(jīng)常調(diào)換電極，這是由于在相對于冷卻劑管定位電極時固有的誤差的緣故。
因此，本發(fā)明的一目的是提供用于一液體冷卻的等離子體電弧切割器的電極和冷卻劑管，通過使不對齊的影響最小從而有助于保持電極使用壽命和/或減少電極損耗。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供用于一等離子體電弧切割器的、實(shí)現(xiàn)相對于電極可靠和可重復(fù)地定位冷卻劑管的一冷卻劑管，以克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)。另一方面，本發(fā)明能達(dá)到在對齊電極和冷卻劑管的各自的縱軸線方面的較低的對齊誤差。冷卻劑管具有一細(xì)長本體，該本體具有一第一端、一第二端以及延伸通過該兩端的一冷卻劑通道。該細(xì)長本體具有位于該細(xì)長本體的外部上的、適合于與電極配合的一表面。
本發(fā)明的這方面的諸實(shí)施例可以包括下列特征結(jié)構(gòu)。該管的配合表面的外形可以為直線型錐形、帶臺階或凸緣的。該配合表面可以具有與細(xì)長本體為一體的一直徑放大的本體。該直徑放大的本體可以具有一變化的直徑。該管的配合表面可以被制造成使該表面適合于對齊細(xì)長本體和電極的各自的縱軸線。該管的配合表面可以適合于基本上同中心地、徑向和/或周向?qū)R該管和電極的各自的縱軸線。此外或可替換被選用地，該配合表面可以適合于沿著細(xì)長本體的縱軸線的方向?qū)R細(xì)長本體和電極。該管的配合表面可以位于第一端與第二端之間的一中間區(qū)域內(nèi)。該管的配合表面可以位于細(xì)長本體的一端。
另一方面，本發(fā)明包括用于一等離子體電電弧切割器的一電極。該電極包括具有一敞開端和一閉合端的一中空細(xì)長本體以及位于該細(xì)長本體的內(nèi)部、適于與一冷卻劑管相配合的一表面。
本發(fā)明的這方面的諸實(shí)施例可以包括以下特征結(jié)構(gòu)。電極的配合表面的外形可以為直線型錐形、帶臺階或凸緣的。該配合表面可以具有與細(xì)長本體為一體的一直徑縮小了的本體。該直徑縮小了的本體可以具有一變化的直徑。電極的配合表面可以適合于基本上同中心地、徑向和/或周向?qū)R電極和冷卻劑管的各自的縱軸線。此外或可替換選用地，該配合表面可以適合于沿著電極的縱軸線方向?qū)R電極的細(xì)長本體和管子。
另一方面，通常本發(fā)明包含具有一切割器本體的一等離子體電弧切割器。該等離子體切割器還具有一冷卻管，該冷卻管具有一細(xì)長本體。該管的細(xì)長本體具有一第一端、一第二端、延伸通過該兩端的一冷卻劑通道以及位于細(xì)長本體的外部上的一表面。切割器還具有由切割器本體支持的一電極。該電極具有一中空細(xì)長本體，該細(xì)長本體具有一敞開端、一閉合端以及位于細(xì)長電極本體的內(nèi)部、適于與該管相配合的一表面。
在本發(fā)明的這一方面，這些表面中的至少一表面的外形為直線型錐形、帶臺階或凸緣的。該管的表面可以具有與該管的細(xì)長本體為一體的一直徑放大了的本體，以及，電極的表面可以具有與電極的細(xì)長本體為一體的一直徑縮小了的本體。諸一體的本體中的至少一個可以具有一變化的直徑。諸配合表面適合于基本上同中心地、沿徑向和/或周向?qū)R該管和電極的各自的縱軸線。此外或可替換選用地，諸配合表面可以適合于沿著各自的縱軸線的方向?qū)R該管和電極。
在又一方面，通常本發(fā)明涉及一種在等離子體電弧切割器內(nèi)相對于電極定位一冷卻劑管的方法。該方法包括在電極和冷卻劑管上提供諸配合接觸表面并偏壓電極和冷卻劑管使它兩相互接觸。
相對于電極定位冷卻劑管的方法可以包括由冷卻劑的流體靜壓力偏壓該管和電極使它兩相互接觸?？商鎿Q地，可以通過一彈簧件偏壓該管和電極。
另一方面，通常本發(fā)明包括一具有一切割器本體的等離子體電弧切割器。該切割器還具有一冷卻劑管，該冷卻劑管具有一細(xì)長本體，該細(xì)長本體具有一第一端、一第二端以及通過該兩端延伸的一冷卻劑通道。該切割器還包括由切割器本體支持的一電極。該電極具有一中空細(xì)長本體，該中空細(xì)長本體具有一敞開端和一閉合端。該切割器還包括用于使冷卻劑管和電極的諸表面配合的裝置。
另一方面，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了減小對齊一電極和一冷卻劑管的各自的縱軸線時的對齊誤差。該冷卻劑管具有一細(xì)長本體，該細(xì)長本體具有一第一端、一第二端以及通過該兩端的一冷卻劑通道。該細(xì)長本體具有位于該細(xì)長本體的內(nèi)部上、適合于與電極相配合的一表面。
另一方面，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了減小對齊一電極和一冷卻劑管的各自的縱軸線時的對齊誤差。該冷卻器管具有一細(xì)長本體，該細(xì)長本體具有一第一端、一第二端以及通過該兩端延伸的一冷卻劑通道。該細(xì)長本體具有位于該細(xì)長本體的外部上、適合于與一電極配合和對齊電極和冷卻劑管的各自的縱軸線的一表面。
另一方面，本發(fā)明包括一用于一等離子體電弧切割器的電極。該電極包括一中空細(xì)長本體，該中空細(xì)長本體具有一敞開端、一封閉端以及位于該細(xì)長本體的內(nèi)部上、適于與冷卻劑管配合和對齊電極和冷卻劑管的各自的縱軸線的一表面。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了超越已有技術(shù)切割器損耗件(例如冷卻劑管和電極)的一優(yōu)點(diǎn)，其中，一配合表面是用于保證諸損耗件對齊的主要措施。
在另一實(shí)施例中，配合表面的一方面起到襯墊的作用，用于在將例如一冷卻劑管和/或電極固定于一切割器本體時提高對齊該冷卻劑管和電極的能力。
從以下說明和從權(quán)利要求本發(fā)明的上述的和其它的目的、方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。


當(dāng)結(jié)合不一定按比例示出的附圖閱讀以下示例性敘述時，將更完全地理解本發(fā)明的上述的其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是設(shè)置在中空銑削的電極內(nèi)的一已有技術(shù)的冷卻劑管的剖視圖。
圖2A是按照本發(fā)明一示例性實(shí)施例的冷卻劑管的剖視圖。
圖2B是圖2A的冷卻劑管的端視圖。
圖3是按照本發(fā)明的一示例性實(shí)施例的電極的剖視圖。
圖4A是按照本發(fā)明的一示例性實(shí)施例的冷卻劑管的示意側(cè)視圖。
圖4B是圖4A的冷卻劑管的端視圖。
圖5A是按照本發(fā)明的一示例性實(shí)施例的冷卻劑管的示意側(cè)視圖。
圖5B是圖5A的冷卻劑管的端視圖。
圖6A是按照本發(fā)明的一示意性實(shí)施例的冷卻劑管的示意側(cè)視圖。
圖6B是圖6A的冷卻劑管的端視圖。
圖7A是按照本發(fā)明的一示意性實(shí)施例的冷卻劑管的示意側(cè)視圖。
圖7B是圖7A的冷卻劑管的端視圖。
圖8A是按照本發(fā)明的一示意性實(shí)施例的冷卻劑管的示意側(cè)視圖。
圖8B是圖8A的冷卻劑管的端視圖。
圖9A是按照本發(fā)明的一示意性實(shí)施例的冷卻劑管的示意側(cè)視圖。
圖9B是圖9A的冷卻劑管的端視圖。
圖10是按照本發(fā)明的一示意性實(shí)施例的電極的示意性側(cè)視圖。
圖11是裝有本發(fā)明的冷卻劑管和電極的等離子體電弧切割器的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了適合用于在高明晰度(definition)切割器(例如由Hypertherm公司制造的HD-3070切割器)內(nèi)的一中空銑削的電極中設(shè)置的一已有技術(shù)冷卻劑管。電極10具有一圓筒形銅本體12。該本體12沿著當(dāng)在其中安裝電極時對切割器是公用的電極10的中心線14延伸。電極能可調(diào)換地通過壓配合固定在切割器(未示出)上的一陰極塊(未示出)內(nèi)。或者，沿著電極10的頂端16可以設(shè)置螺紋(未示示)，用于可調(diào)換地將電極10固定在該陰極塊內(nèi)。凸緣18具有面朝外的環(huán)形凹槽22，用于接納提供流體密封的一形圈22。電極的底端24呈錐形，延伸到一大體上平的端面26。
沿著中心線14在本體12的底端24鉆有一孔28。將高熱離子發(fā)射材料(鉿)形成的基本上圓柱形的插入物30壓配入孔28內(nèi)。插入物30沿軸向延伸通過底端24，到達(dá)電極10的中空內(nèi)部。一發(fā)射表面32位于插入物30的端表面，并可暴露于切割器內(nèi)的等離子氣體。該發(fā)射表面最初可以是平面，或者最初可以形成在插入物30上形成的一凹部。
冷卻劑管36設(shè)置在中空內(nèi)部34中并靠近本體12的內(nèi)表面38和底端24的內(nèi)表面40。管36是中空薄壁的、大體上圓筒形，并形成一大直徑的冷卻劑通道41。通過螺紋或壓配合可以將冷卻劑管可替換地固定在切割器(未示出)內(nèi)。舉例來說，Hypertherm公司銷售的冷卻劑管具有約3至約4毫米的冷卻劑通道直徑，并被定位成離開與電極的端面26相對的環(huán)形凹槽44的內(nèi)表面小于約1毫米，以提供充分的冷卻。
管36引導(dǎo)一冷卻劑流，例如水流通過通道41，該冷卻劑流越過底端24的內(nèi)表面40和沿著本體的內(nèi)表面38循環(huán)。電極被中空銑削，其中它包括在底端24的內(nèi)表面40內(nèi)形成的一環(huán)形凹槽44。該凹槽44增加了暴露于冷卻劑的電極本身的表面積和改進(jìn)了越過本體12的內(nèi)表面的冷卻劑的流動速度?；蛘?，電極可以被“端銑”，其中它不形成環(huán)形凹槽44。冷卻劑流42通過管36和本體12的內(nèi)表面38形成的一環(huán)形通道46從電極流出。舉例來說，當(dāng)管36用在以100安培進(jìn)行切割的切割器中時，冷卻劑流動的速率是1.0加侖/分鐘。
在電極10的使用壽命期間，插入物材料損耗從而在孔28內(nèi)形成一深度增加了的凹陷。切割器的切割質(zhì)量通常與插入物損耗相關(guān)聯(lián)地下降。當(dāng)插入物30形成了一有足夠深度的凹陷時發(fā)生了爆噴(blowout)狀態(tài)。由于管36靠近電極10的底端24的內(nèi)表面40，因此在爆噴狀態(tài)期間電弧可能連接到該管。管36開始被電弧損壞，因而需要調(diào)換。為防止切割質(zhì)量下降和/或爆噴，通常操作者以頻繁的間隔時間調(diào)換電極。并且，等離子體電弧切割器系統(tǒng)的制造商推薦在某插入物損耗程度時進(jìn)行調(diào)換，以使爆噴的可能性減至最小。
越過插入物30的表面的冷卻劑流42的流動受到冷卻劑管相對于插入物、因此相對于電極的對齊程度的影響。如果冷卻劑管36的出口相對于電極10的內(nèi)表面40不對齊(例如縱向和/或徑向)，那么由管36傳送的冷卻劑42不充分冷卻插入物30。經(jīng)驗(yàn)上已明確反復(fù)使用具有相對于電極10不對齊的冷卻劑管的切割器會引起插入物更快的損耗。
圖2A和2B示出了體現(xiàn)本發(fā)明原理的冷卻劑管136的一實(shí)施例。管136具有帶一第一端154和一第二端156的一細(xì)長本體152，以及形成一中心線或縱軸線146。冷卻劑通道141延伸通過細(xì)長本體152。管136的第一端154具有與通道141流體連通的一第一孔210。第二端156具有與通道141流體連通的一第二孔206。按照本發(fā)明的一方面，管136具有位于細(xì)長本體152的外表面162上的一配合表面160。該配合表面160被設(shè)計成與等離子體切割器的電極的相應(yīng)的配合表面相配合。
配合表面160被設(shè)計成允許冷卻劑管136的縱軸線146和例如圖3的電極110的縱軸線114的一縱軸線可靠和可重復(fù)地對齊。該配合表面能夠?qū)R冷卻劑管136和電極的各自的縱軸線，以致該兩縱軸線至少基本上同中心地對齊。此外或可替換地，配合表面能夠?qū)R冷卻劑管136和電極的各自的縱軸線，以致冷卻劑管136和電極是至少基本上圓周地對齊，從而預(yù)期實(shí)現(xiàn)冷卻劑管136相對于電極的優(yōu)先對齊。
并不要求冷卻劑管剛性地連接于切割器本體或電極。因此，在其中冷卻劑管136非剛性地連接于切割器本體或電極的本發(fā)明的實(shí)施例中，在冷卻劑管136和電極的各自的縱軸線之間可能發(fā)生某些很小的然而可接受的不對齊。
管136可以是可替換地位于切割器本體內(nèi)(見圖11)。管136的本體152具有一凸緣170，該凸緣具有一面向外的環(huán)形凹槽172，用于接納一形圈174。該形圈174提供了與切割器本體的流體密封(見圖11)，同時通常允許管136沿著其本體152的長向尺寸移動。
在本發(fā)明的這一方面，管136的配合表面160具有圍繞管136的細(xì)長本體152的外表面162分布的三個凸緣166a、116b和166c(總體的標(biāo)號為“166”)。諸凸緣166圍繞外表面162大體上等距分開。在其它實(shí)施例中，在仍舊可以允許表面160與電極的配合表面相配合的情況下，諸凸緣166可以有任何數(shù)量、形狀或圍繞該外表面按其它分式分開。表面160，諸凸緣166和/或它們的諸部分可通過例如冷卻劑管136的機(jī)加工或鑄造形成為該管子136的一整體部分?？商鎿Q地，表面160，諸凸緣166和/或它們的諸部分可以與管136分開單獨(dú)地制造，然后通過例如適當(dāng)?shù)恼辰觿┗驒C(jī)械緊固件裝配或連接至該管136。
圖3示出了結(jié)合了本發(fā)明原理的電極110的一實(shí)施例。電極110具有一大體圓筒形細(xì)長的銅本體112。該本體112基本上沿著電極110的中心線或縱軸線114延伸，當(dāng)電極110安裝在切割器(未示出)內(nèi)時該中心線對于切割器是公用的中心線。延著電極110的頂端116設(shè)置的螺紋176能夠可替換地將電極110固定在切割器(未示出)的陰極塊(未示出)內(nèi)。凸緣118具有用于接納一形圈122的一面向外的環(huán)形凹槽120，該形圈對切割本體(未示出)提供了流體密封。
沿著中心線114、在電極本體112的底端124中有一鉆孔或孔128。由高熱離子發(fā)射材料(鉿)形成的大體上圓柱形的插入物130被壓配入該孔128中，插入物130朝電極110的中空內(nèi)部134沿軸向延伸。發(fā)射表面132位于插入物130的端表面，可暴露于切割器內(nèi)等離子氣體。電極被中空銑銷加工，其中，它包括形成在底端124的內(nèi)表面140中的一環(huán)形凹槽144。該凹槽144增加了暴露于冷卻劑的電極本體的表面積，并改進(jìn)了越過本體112的內(nèi)表面140的冷卻劑的流動速度?；蛘撸姌O可以被端銑加工，以致它不形成環(huán)形凹槽144。
在電極本體112的內(nèi)表面138上設(shè)置一表面164，該表面164適合于與例如圖2A的冷卻劑管136的表面160的一相應(yīng)表面相配合。通過機(jī)加工或者一可替換選用的適當(dāng)?shù)闹圃旒庸?，可以在?nèi)表面138上形成電極的該表面164。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如圖4A和4B所示，冷卻劑管136的表面160具有四個球形部分208a、208b、208c和208d(總體的標(biāo)號為“208”)。四個部分208適合于與等離子體電弧切割器電極的一表面相配合。這些部分的形狀或者可以是適合于與電極的一相應(yīng)表面相配合的和促進(jìn)電極的適當(dāng)冷卻的任何幾何形狀(例如橢圓體、菱形或圓柱形)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如圖5A和5B所示，冷卻劑管136的表面160在管136的第二端156處具有多個狹槽210。諸狹槽232適合于允許冷卻劑從通道141流出。在這實(shí)施例中，管136的第二端156接觸于例如圖3的電極110的內(nèi)表面218的一電極壁的內(nèi)表面。狹槽232允許適當(dāng)?shù)睦鋮s劑流越過電極110的內(nèi)表面140。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如圖6A和6B所示，冷卻劑管136的表面160具有相對于管136的本體152的一直徑加大了的本體212。該本體212具有沿著管136的本體150的長度方向定向的四個凹槽214。加大了直徑的本體212適合于與等離子體電弧切割器電極的一表面相配合。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如圖7A和7B所示，冷卻器管136的外表面160的外形為一直線型的錐形。該直線型錐形從第一端154向第二端減小直徑。表面160的輪廓適合于與例如圖10的電極110的內(nèi)表面138的表面214的電極的內(nèi)表面相配合。
在另一實(shí)施例中，如圖10所示，電極110的內(nèi)表面138的外表面164的外形具有適合于與例如圖7A的冷卻劑管136的一冷卻劑管的表面160相配合的一直線型錐形。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如圖8A和8B所示，冷卻劑管136具有兩個表面160a和160b。表面160a和160b適合于與等離子體電弧切割器的電極的相應(yīng)表面相配合。表面160a具有圍繞管136的本體152的外徑均勻分布的四個凸緣166a、116b、166c和166d。表面160b具有圍繞管136的本體152的外徑均勻分布的四個凸緣166e、166f、166g和166h(未示出)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，如圖9A和9B所示，冷卻劑管136具有位于管136的本體152的內(nèi)表面250上的一表面160。該表面160適合于與例如圖3的電極110的內(nèi)表面140的一內(nèi)表面相配合。表面160具有圍繞管136的本體152的內(nèi)徑均勻分布的兩個凸緣240。當(dāng)位于等離子體電弧切割器內(nèi)時諸凸緣240接觸于電極110的內(nèi)表面140。舉例來說，可以將電極110固定在等離子體電弧切割器內(nèi)，以致電極110的內(nèi)表面140與管136的表面160和諸凸緣240相配合，從而對齊管子136和電極110的各自的縱軸線，并限制管136相對于電極110的運(yùn)動。
圖11示出了能夠用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的高明晰度的等離子體電弧切割器180的一部分。該切割器180具有包括電連接、用于冷卻流體和電弧控制流體的諸通道的一大體圓筒形本體182。將一陽極塊184固定在本體182內(nèi)。一噴嘴186被固定在陽極塊184內(nèi)，并具有一中央通道188和一出口通道190，能夠通過這些通道將電弧傳送到工件(未示出)。將例如圖3的電極110的一電極固定在一陰極塊192內(nèi)并相對于噴嘴186為分開的關(guān)系，以形成一等離子體腔室194。從一渦旋環(huán)196送出的等離子體氣體在等離子體腔室194內(nèi)被電離以形成電弧。將一水冷卻的蓋子198由螺紋擰在陽極塊184的下端上，并將一第二蓋200由螺紋擰在切割器本體182上。第二蓋200起到在貫穿或切割加工期間防止金屬飛濺的一機(jī)械護(hù)罩的作用。
將例如圖2A的冷卻劑管136的一冷卻劑管設(shè)置在電極110的中空內(nèi)部134之中。當(dāng)將電極110安裝在切割器180內(nèi)時，管136沿著電極110和切割器180的中心線或縱軸線203延伸。管136位于陰極塊192內(nèi)，以致管136總體上可自由地沿著切割器180的縱軸線202的方向移動。管136的頂端204與冷卻劑供應(yīng)源(未示出)流體連通。冷卻劑流通過通道141，并從位于管136的一第二端156處的孔206流出。冷卻劑撞擊電極110的底端124的內(nèi)表面140，并沿著電極本體112的內(nèi)表面138循環(huán)。冷卻劑流通過由管136和電極的內(nèi)表面138形成的環(huán)形通道134從電極流出。
在操作中，因?yàn)樵诒景l(fā)明的該實(shí)施例中冷卻劑管136非剛性地固定于陰極塊192，所以冷卻劑流體的流動或流體靜壓力將管38朝電極110的底端124偏壓?；蛘?，可以利用彈簧件(例如直線型彈簧或板簧)將管136朝電極110偏壓。或者，可以用螺紋將電極110擰入切割器本體內(nèi)，直至管136和電極110的表面160和164分別相互配合，從而將表面160和164偏壓在一起。冷卻劑管136具有位于管本體152的外表面上的一表面160。該表面160適合于與位于電極本體112的內(nèi)表面138上的一表面164相配合。管136和電極110的表面160和164分別相互配合，以在切割器的操作期間將管136與電極110相互對齊。在本發(fā)明的這一方面，管136和電極110在縱向以及徑向?qū)R。
對于那些熟練人員來說，在不脫離本發(fā)明的原理和范圍的情況下可以產(chǎn)生對于本文所述內(nèi)容的許多變化，修改和其它結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明不被以上示例性的說明所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于一等離子體電弧切割器的冷卻劑管，該冷卻劑管包括一細(xì)長本體，該細(xì)長本體具有一第一端、一第二端以及通過該細(xì)長本體的兩端延伸的一冷卻劑通道；以及位于該細(xì)長本體的一外部上、適于與電極配合的一表面。
2.如權(quán)利要求1所述的管子，其特征在于，該表面的外形為帶臺階或凸緣中的至少一個，或帶臺階和凸緣。
3.如權(quán)利要求2所述的管子，其特征在于，該外形包括一直線型錐形。
4.如權(quán)利要求1所述的管子，其特征在于，該表面具有與該細(xì)長本體為一體的一直徑放大了的本體。
5.如權(quán)利要求4所述的管子，其特征在于，該直徑放大了的本體具有一變化的直徑。
6.如權(quán)利要求1所述的管子，其特征在于，該表面適于對齊該細(xì)長本體和一電極的各自的縱軸線。
7.如權(quán)利要求6所述的管子，其特征在于，諸縱軸線是基本上同心對齊的、沿徑向?qū)R的或沿周向?qū)R中的至少一種或多種。
8.如權(quán)利要求1所述的管子，其特征在于，該表面適于沿著該細(xì)長本體的一縱軸線的方向?qū)R該細(xì)長本體和一電極。
9.如權(quán)利要求1所述的管子，其特征在于，該表面位于第一和第二端之間的一區(qū)域內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的管子，其特征在于，該表面位于該細(xì)長本體的一端。
11.一種用于一等離子體電弧切割器的電極，該電極包括具有一敞開端和一閉合端的一中空細(xì)長本體；以及位于該細(xì)長本體的一內(nèi)部上、適于與一冷卻劑管配合的一表面。
12.如權(quán)利要求11所述的電極，其特征在于，該表面的外形為帶臺階或帶凸緣中的至少一個，或帶臺階和凸緣。。
13.如權(quán)利要求12所述的電極，其特征在于，該外形包括一直線型錐形。
14.如權(quán)利要求11所述的電極，其特征在于，該表面具有與該細(xì)長本體為一體的一直徑縮小了的本體。
15.如權(quán)利要求14所述的電極，其特征在于，該直徑縮小了的本體具有一變化的直徑。
16.如權(quán)利要求11所述的電極，其特征在于，該表面適于對齊該細(xì)長本體和一冷卻劑管的各自的縱軸線。
17.如權(quán)利要求16所述的電極，其特征在于，諸縱軸線是基本上同中心對齊的、沿徑向?qū)R的或沿周向?qū)R中的至少一種或多種。
18.如權(quán)利要求11所述的電極，其特征在于，該表面適于沿著冷卻劑管的一縱軸線的方向?qū)R電極和一冷卻劑管。
19.一種等離子體電弧切割器，該切割器包括一切割器本體；由該切割器本體支持的一電極，該電極包括一中空細(xì)長本體，該中空細(xì)長本體具有一敞開端、一閉合端以及位于細(xì)長電極本體的一內(nèi)部上、適于與該管配合的一表面；以及一冷卻劑管，該管包括一細(xì)長本體，該細(xì)長本體具有一第一端、一第二端、通過該細(xì)長本體的兩端延伸的一冷卻劑通道以及位于該細(xì)長本體的一外部上的一表面。
20.如權(quán)利要求19所述的切割器，其特征在于，諸表面中的至少一表面的外形為帶臺階或帶凸緣中的至少一個，或帶臺階和凸緣。
21.如權(quán)利要求20所述的切割器，其特征在于，該外形包括一直線型錐形。
22如權(quán)利要求19所述的切割器，其特征在于，該管子的該表面具有與該管子的細(xì)長本體為一體的一直徑放大了的本體，以及，電極的該表面具有與電極的細(xì)長本體為一體的一直徑縮小了的本體。
23.如權(quán)利要求22所述的切割器，其特征在于，諸一體的本體中的至少一個具有一變化的直徑。
24.如權(quán)利要求19所述的切割器，其特征在于，諸表面適于對齊電極和冷卻劑管的各自的縱軸線。
25.如權(quán)利要求19所述的切割器，其特征在于，諸縱軸線是基本上同中心對齊、沿徑向?qū)R或沿周向?qū)R中的至少一種或多種。
26.如權(quán)利要求19所述的切割器，其特征在于，諸表面中的至少一表面適于沿著各自的縱軸線的方向?qū)R細(xì)長本體和電極。
27.一種在一等離子體電弧切割器內(nèi)相對于一電極定位一冷卻劑管用的方法，該方法包括下列步驟在電極和冷卻劑管上提供諸配合接觸表面；以及偏壓電極和冷卻劑管使它們相互接觸。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，由冷卻劑流體靜壓力產(chǎn)生該偏壓。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，由一彈簧件產(chǎn)生該偏壓。
30.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，通過螺紋將電極擰入切割器內(nèi)以產(chǎn)生該偏壓。
31.一種等離子體電弧切割器，該切割器包括一切割器本體；由該切割器本體支持的一電極，該電極包括具有一敞開端和一閉合端的一中空細(xì)長本體；一冷卻劑管，該管包括一細(xì)長本體，該細(xì)長本體具有一第一端、一第二端以及延伸通過該細(xì)長本體的兩端的一冷卻劑通道；以及用于對齊冷卻劑管和電極的諸配合表面用的裝置。
32.如權(quán)利要求31所述的切割器，其特征在于，用于對齊的裝置包括在電極的內(nèi)表面上的一配合表面。
33.如權(quán)利要求31所述的切割器，其特征在于，用于對齊的裝置包括在該管的外表面上的一配合表面。
34.如權(quán)利要求31所述的切割器，其特征在于，用于對齊的裝置包括在冷卻劑管的內(nèi)表面上的一配合表面。
35.一種用于一等離子體電弧切割器的冷卻劑管，該冷卻劑管包括一細(xì)長本體，該細(xì)長本體具有一第一端、一第二端以及通過該細(xì)長本體的兩端延伸的一冷卻劑通道；以及位于該細(xì)長本體的一外部上、適于(a)與一電極配合和(b)對齊電極和冷卻劑管的各自縱軸線的一表面。
36.一種用于一等離子體電弧切割器的電極，該電極包括具有一敞開端和一閉合端的一中空細(xì)長本體；以及位于該細(xì)長本體的一內(nèi)部上、適于(a)與一冷卻劑管配合和(b)對齊電極和冷卻劑管的各自的縱軸線的一表面。
37.一種用于一等離子體電弧切割器的冷卻劑管，該冷卻劑管包括一細(xì)長本體，該細(xì)長本體具有一第一端、一第二端以及通過該細(xì)長本體的兩端延伸的一冷卻劑通道；以及位于該細(xì)長本體的一內(nèi)部上、適于與一電極配合的一表面。
全文摘要
一冷卻劑管和電極適合于相互配合，用于在切割器的操作期間相對于電極對齊該冷卻劑管。改進(jìn)的對齊保證了沿著電極內(nèi)表面的冷卻劑的適當(dāng)流動。一方面，冷卻劑管的一細(xì)長本體具有適于與電極配合的一表面。另一方面，電極的細(xì)長本體具有適于與冷卻劑管配合的一表面。冷卻劑管和電極的表面外形例如可以為帶凸緣的、錐形表面、或帶臺階的。
文檔編號H05H1/34GK1771766SQ200480009575
公開日2006年5月10日 申請日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月11日
發(fā)明者A·D·布蘭特, R·R·安德森, B·J·柯里爾, J·W·林賽, Z·段, C·瓊斯, E·M·希普勒斯基 申請人:人工發(fā)熱機(jī)有限公司