專利名稱：等離子割炬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種等離子割炬，特別是數(shù)控等離子割炬。由電極、噴嘴及其電路、氣路及水路系統(tǒng)組成。屬于電弧切割領(lǐng)域。
等離子切割，一般都有兩個(gè)方面的問(wèn)題。
首先是作業(yè)環(huán)境問(wèn)題。因?yàn)楫a(chǎn)生大量煙塵、強(qiáng)光和有害氣體，不僅直接危害人體健康，而且?guī)?lái)社會(huì)公害。據(jù)測(cè)定，等離子切割時(shí)產(chǎn)生的煙霧狀微粒非常小，其粒徑平均值為0.7微米的占50％，如


圖1所示。產(chǎn)生的煙塵量隨切割材料、切割厚度等而變化，大約為3-10毫克/分鐘在同等條件下，空氣等離子切割產(chǎn)生的煙塵量較大，如圖2所示。
其次是切割面質(zhì)量問(wèn)題，尤其是切割面垂直度與熱影響區(qū)問(wèn)題。因?yàn)榍懈蠲鎯A斜，使適用范圍受到一定限制，割件冷卻不充分，形成熱影響區(qū)。產(chǎn)生熱變形。
為了消除切割煙塵，充分冷卻割件，目前國(guó)內(nèi)外一般采取三種措施。
一是配置集塵系統(tǒng)或集塵裝置。這就是在切割系統(tǒng)中增加一個(gè)集塵系統(tǒng)或集塵裝置。該系統(tǒng)又有固定式和移動(dòng)式兩種。固定式的如圖3所示，集塵系統(tǒng)由排煙槽、風(fēng)機(jī)和集塵器組成。移動(dòng)式的如圖4所示，集塵裝置由小型電氣集塵機(jī)與袋式過(guò)濾器組成。如日本天野公司產(chǎn)FC-45等離子專用集塵機(jī)，其性能如下電源 3 200V 50/60Hz2.2KW風(fēng)量 20m3/min
袋濾器面積11.7m2尺寸(寬×長(zhǎng)×高)mm1022×1080×1828重量 250Kg價(jià)格 約20余萬(wàn)元/臺(tái)國(guó)內(nèi)外對(duì)焊割領(lǐng)域的消煙除塵，主要是采取通風(fēng)措施。近年來(lái)，在焊接領(lǐng)域使用了一些消煙除塵裝置，如焊接煙塵凈化機(jī)、焊接煙塵除毒器、焊接煙塵吸收器，跟蹤式電焊消煙器等。
上述種種措施，雖然消煙除塵效果較好，但是系統(tǒng)復(fù)雜、使用不便，也不經(jīng)濟(jì)。
二是采用水下切割方法。這種方法效果好，但能量損失大，而且使用、管理不便。
三是配置噴水裝置。這就是在割炬外面接一根泄水管。CN85200541U介紹了一種割炬，帶有緊跟割炬前進(jìn)并冷卻割件的陰極冷卻水泄水裝置，如圖5所示。
該割炬在使用中存在如下問(wèn)題。
(1)不能消煙除塵。用這種割炬切割不銹鋼板，只要連續(xù)切割10分鐘左右，室內(nèi)便被黃色煙霧籠罩。
(2)不能切割曲線。當(dāng)切割圓形、橢圓形及直線與曲線組合形割件時(shí)，無(wú)法調(diào)整泄水管，不能進(jìn)行切割作業(yè)。
(3)使用不方便。當(dāng)進(jìn)行直線切割時(shí)，為了冷卻切口，每改變一次切割方向，必須靠人工調(diào)整一次泄水管，并且泄水管的調(diào)整還受到管道限制。
(4)用不安全。管接頭多，共有四個(gè)，其中三個(gè)沿徑向不同角度布置，所以調(diào)整泄水管時(shí)，容易造成短路。尤其是將割炬安裝在數(shù)控等離子切割機(jī)上使用時(shí)，因管路紊亂，更容易與其Z軸夾持機(jī)構(gòu)相碰而形成短路。
為了提高切割面垂直度，國(guó)內(nèi)外采取的主要措施是提高電極與噴嘴的同心度，提高割炬安裝的垂直度，以及合理選擇工藝參數(shù)，使其相互匹配。這些措施有較好效果，但有時(shí)也不可靠。
本實(shí)用新型的主要目的是要提供一種多功能的等離子割炬，在既不配置集塵系統(tǒng)或集塵裝置，也不配置泄水裝置，既不增加零件，也不增加成本的前提下，使割炬本身具有消煙、除塵、遮光及充分冷卻割件的作用，而且既能方便地切割直線，也能方便地切割曲線。
本實(shí)用新型的其它目的還有通過(guò)零件結(jié)構(gòu)及聯(lián)接關(guān)系設(shè)計(jì)，提高切割面垂直度，防止切割面傾斜，提高割炬的通用性及安全性，使其既能裝在小車上，也能裝在切割機(jī)上，并且不論什么場(chǎng)合，都能防止短路事故，保證人身安全。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下措施達(dá)到的。
改進(jìn)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。使冷卻電極的壓力水流經(jīng)流路降壓后，通過(guò)壓蓋形成管狀水流，罩住電弧，并流到割件上。
改進(jìn)電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使電極為帶有雙錐度的錐體，上錐角為10°＜β＜18°，下錐角為36°＜α＜44°。
改進(jìn)管接頭設(shè)計(jì)。首先是取消泄水裝置接頭，其次是冷卻水管和工作氣管接頭，都以軸向布置在割炬上端部，再加上絕緣蓋蓋住。
采用上述結(jié)構(gòu)的割炬，具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果。
(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能齊全。
由于割炬在切割過(guò)程中，冷卻噴嘴和電極的壓力水流，由割炬頭排出后部形成管狀水流，層層包圍弧柱，噴到割件上，不僅充分冷卻了電極、噴嘴和割件，防止割件產(chǎn)生熱變形，而且還達(dá)到了消煙、除塵、遮光的目的，既有利于人體健康，又有利于環(huán)境保護(hù)。又由于這種效果是通過(guò)割炬零部件結(jié)構(gòu)及其聯(lián)接關(guān)系設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，因此，節(jié)省了大型的集塵系統(tǒng)和復(fù)雜的集塵裝置，節(jié)約了大量資金。
(2)操作簡(jiǎn)單，用途廣泛因?yàn)橛筛罹骖^噴出的管狀水流始終包圍弧柱。所以，不論切割方向怎樣變化，都不需要調(diào)整泄水裝置之類的輔助操作。因此，既可方便地進(jìn)行直線切割，又可方便地進(jìn)行曲線切割。
(3)電弧集中，垂直度好由于設(shè)計(jì)了雙錐電極和起弧區(qū)，改進(jìn)了噴嘴冷卻水流路設(shè)計(jì)，所以，起弧率達(dá)100％，而且消除了“雙弧”現(xiàn)象，電弧弧柱集中，提高了切口垂直度，尤其是切割圓形類割件，效果更為明顯。當(dāng)切割10毫米厚鋼板時(shí)，切口垂直度誤差不大于1毫米。
(4)管道集中，安全性高。
由于少了一個(gè)管接頭(泄水管)，并且改善了配置，使三個(gè)管接頭都以軸向布置在割炬上端部，便于用絕緣蓋蓋住，不僅外形美觀，而且使用安全，尤其是適合于用在數(shù)控切割機(jī)上。
本實(shí)用新型具有如下附圖。
圖1為等離子切割煙塵粒度分布圖。
圖2為等離子切割煙塵量比較圖。
圖3為固定式消煙除塵系統(tǒng)圖。
圖4為跟蹤式專用集塵機(jī)示意圖。
圖5為CN85200541U割炬主視圖。
圖6為本實(shí)用新型割炬主視圖。
圖7為圖6中A-A剖面圖。
圖8為圖6中B-B剖面圖。
圖9為圖6中B-B剖面圖。
圖10為圖6中電極主視圖。
下面根據(jù)附圖6-10對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明。
如圖6所示。該割炬由下噴嘴(1)、上噴嘴(4)、電極(5)及其冷卻水路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)及氣路系統(tǒng)組成。
電極(5)的冷卻水路系路結(jié)構(gòu)為電極(5)利用螺紋連接在陰極管(13)的下端，陰極管(13)上部帶有兩個(gè)O型密封圈(9)與出水孔(13-a)，陰極管(13)、管接頭(15、18)利用螺紋連接在絕緣調(diào)節(jié)件(14)上，陰極管(13)中心裝有水針管(8)、絕緣套(16)及管接頭(17)而形成一個(gè)部件，再將此部件裝入絕緣套(11)中，在絕緣套(11)上依次連接有調(diào)節(jié)套(13)、帶軟導(dǎo)線的陽(yáng)極環(huán)(7)、上噴嘴(4)及套管(6)，套管(6)下端利用螺紋連接在壓蓋(2)上，壓蓋(2)內(nèi)腔套有O型密封圈(3)的下噴嘴(1)，壓蓋(2)外圓柱面帶有多個(gè)出水槽(2-a)套管(6)上端利用螺紋連接在絕緣套(11)上。
電極(5)的冷卻水路系統(tǒng)采用上述結(jié)構(gòu)后，壓力水流由管接頭(17)下降至水針管(8)下端，冷卻電極(5)后，沿電極(5)與陰極管(13)之間的空腔上升。橫穿陰極管(13)的出水孔(13-a)，進(jìn)入環(huán)形槽(13-b)(圖7)，又橫穿絕緣套(11)的出水孔(11-a)，下降至絕緣套(11)與套管(6)之間的空腔，通過(guò)壓蓋(2)外圓柱面上的多個(gè)出水槽(2-a)(圖8)，形成管狀水流，包圍弧柱，流到割件上。
形成管狀水流的出水槽(2-a)，除圖8所示結(jié)構(gòu)外，還可以將出水槽(2-a)改成一個(gè)管狀空腔(圖9)。
外套(10)的內(nèi)腔是冷卻水向外噴出的通道，外表面是與切割機(jī)或小車夾持裝置的連接面，為保證安全，采用了絕緣材料。
噴嘴(1、4)的冷卻水路為壓力水流由管接頭(15)依次進(jìn)入套管(6)內(nèi)腔、上噴嘴(4)與下噴嘴(1)之間的環(huán)形空腔，以及螺旋槽、環(huán)形槽，通過(guò)壓蓋(1)上的出水孔(1-a)，形成管狀水流，包圍弧柱，噴到割件上。
電路系統(tǒng)為陽(yáng)極(噴嘴)管接頭(15)，通過(guò)螺紋擰在絕緣調(diào)節(jié)件(14)上，該接頭帶圓柱面的一端插入絕緣套(11)的內(nèi)孔，以保證在調(diào)節(jié)電極(5)與上噴嘴(4)的間隙時(shí)，冷卻水不致外泄。套管(6)上端通過(guò)螺紋與絕緣套(11)聯(lián)接，同時(shí)將焊有軟導(dǎo)線的陽(yáng)極環(huán)(7)緊壓在套管(6)上。而套管(6)的下端通過(guò)螺紋與壓蓋(2)聯(lián)接。當(dāng)擰壓蓋(2)時(shí)，壓蓋(2)則帶動(dòng)裝有O型圈(3)的下噴嘴(1)，使上噴嘴(4)緊壓在具有定心配合的絕緣套(11)的下端。此時(shí)，陽(yáng)極電流通過(guò)壓緊在管接頭(15)上的軟導(dǎo)線經(jīng)陽(yáng)極環(huán)(7)、套管(6)、壓蓋(2)、下噴嘴(1)傳到上噴嘴(4)上。
陰極管接頭(17)帶有絕緣套(6)，與陰極管(13)上端部連接，而電極(5)通過(guò)螺紋與陰極管(13)下端連接。這樣，陰極電流經(jīng)管接頭(17)，陰極管(13)傳到電極(5)上。
電極(5)的結(jié)構(gòu)為具有雙錐度的錐體，如
圖10所示。其上錐角β＝14°下錐角α＝42°。
由于調(diào)節(jié)套(13)下端設(shè)計(jì)有臺(tái)階并套在絕緣套(11)上端臺(tái)階上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)套(12)時(shí)，帶動(dòng)絕緣調(diào)節(jié)件(14)上下移動(dòng)，而完成電極(5)與上噴嘴(4)間隙的調(diào)整。
工作氣體流路為因?yàn)楣芙宇^(18)的螺紋擰在絕緣套節(jié)件(14)上，管接頭下端的圓柱面插入絕緣套(11)的另一小孔內(nèi)，以保證調(diào)節(jié)上噴嘴(4)與電極(5)的的間隙時(shí)，工作氣體不致外泄。所以，工作氣體由管接頭(18)進(jìn)入絕緣套(11)內(nèi)的孔道(11-6)，經(jīng)陰極管(13)外緣空腔和陰極管(13)下端部的炬形螺紋紋，至電極(5)與上噴嘴(4)之間的空腔，通過(guò)上噴嘴(4)小孔噴出。
上述管接頭(15、17、18)均以軸向布置在割炬上端部，并用絕緣蓋蓋住，這樣就使所有管接頭與外界絕緣，防止了短路事故，既美觀，又安全。
權(quán)利要求1.一種等離子割炬，包括下噴嘴(1)、壓蓋(2)、上噴嘴(4)、電極(5)、管接頭(15、17、18)，其特征是電極(5)冷卻水路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為電極(5)利用螺紋連接在陰極管(13)的下端，陰極管(13)上部帶有兩個(gè)O型密封圈(9)與出水孔(13-a)，陰極管(13)、管接頭(15、18)利用螺紋連接在絕緣調(diào)節(jié)件(14)上，陰極管(13)中心裝有水針管(8)、絕緣套(16)及管接頭(17)而形成一個(gè)部件，再將此部件裝入絕緣套(11)中，在絕緣套(11)上依次連接有調(diào)節(jié)套(12)、帶軟導(dǎo)線的陽(yáng)極環(huán)(7)、上噴嘴(4)及套管(6)，套管(6)下端利用螺紋連接壓蓋(2)，壓蓋(2)內(nèi)腔套有O型密封圈(3)的下噴嘴(1)，壓蓋(2)外圓柱面帶有多個(gè)出水槽(2-a)，套管(6)上端利用螺紋連接在絕緣套(11)上。
2.按權(quán)利要求1所述的割炬，其特征是出水槽(2-a)可以制成管狀空腔。
3.按權(quán)利要求1或2所述的割炬，其特征是電極(5)為具有雙錐度的錐體，其上錐角為10°＜β＜18°下錐角為36°＜α＜44°
4.按權(quán)利要求1或2所述的割炬，其特征是管接頭(15、17、18)以軸向布置在割炬上端部，并用絕緣蓋蓋住。
5.按權(quán)利要求3所述的割炬，其特征是管接頭(15、17、18)以軸向布置在割炬上端部，并用絕緣蓋蓋住。
專利摘要一種等離子割炬，特別是數(shù)控等離子割炬，由電極、噴嘴及其電路系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)及水路系統(tǒng)組成。主要技術(shù)特征及其效果是(1)使壓力水流冷卻電極與噴嘴后，分別通過(guò)壓蓋與下噴嘴形成管狀水流，包圍弧柱，噴到割件上，既有效地進(jìn)行了消煙、除塵、遮光，又充分地冷卻了割件。(2)使電極為雙錐度的錐體，既保證了起弧可靠，又消除了“雙弧”現(xiàn)象。(3)使管接頭以軸向布置在割炬上端部，并用絕緣蓋蓋住，既美觀，又安全。
文檔編號(hào)B23K9/24GK2044201SQ8921207
公開(kāi)日1989年9月13日 申請(qǐng)日期1989年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月17日
發(fā)明者歐陽(yáng)群發(fā) 申請(qǐng)人:核工業(yè)第六研究所