触点启动式等离子弧火炬的电极支架组件的制作方法

本实用新型涉及一种触点启动式等离子弧火炬的电极支架组件，尤其涉及一种触点启动等离子弧火炬的电极支架组件，属于等离子体切割技术领域。

背景技术：

美国专利8035055和8115136中公开了多种触点启动式等离子弧火炬的电极结构，该电极采用弹簧接触作为动力来使电极向其前侧位置偏置。在这两个现有技术中，弹簧与触点始终保持结合，弹簧被设置在电极与触点之间来使电极向远离触点的方向偏置。只有当电极在其后方位置时电极直接接合触点，这个位置是用于维持非转移导引电弧和转移切割等离子弧。除非电极包括弹簧，否则当火炬被打开更换电极时，弹簧可能会丢失。

当火炬被打开更换电极时，为了避免弹簧丢失的可能性，这两个专利也公开了一些实施例，其利用一个具有弹簧导电元件的电极，弹簧导电元件固定到电极上，从而限制住弹簧。但是将弹簧导电元件固定到电极就需要这些部件与电极一起被更换，提高了作为易损件的电极的更换费用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种触点启动式等离子弧火炬的电极支架组件，它能够为电极提供良好的电接触，同时电极更换更方便，降低了电极的更换成本。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种触点启动式等离子弧火炬的电极支架组件，它包括一个空心的绝缘体，所述绝缘体中心设置有内部通道，所述内部通道内自前至后依次设置有电极、柱塞、弹性元件和触点元件，所述弹性元件连接于触点元件和柱塞之间，所述电极包括电极远端和电极近端，所述电极远端端面中心设置有放射元件，所述电极近端的端面上开设有电极后接触面，所述柱塞包括包括柱塞前部和柱塞后部，所述柱塞前部外表面为柱塞前接触面，所述柱塞前接触面与电极后接触面相配合。

所述柱塞前接触面的截面形状呈截头圆锥形，所述电极后接触面是一个腔形的凹面，所述电极后接触面的截面形状呈截头圆锥状，所述柱塞前接触面与电极后接触面相配合。

所述截头圆锥状的电极后接触面的顶尖角范围为16°~60°之间。

所述触点元件与柱塞之间还连接有补充导体。

所述柱塞或触点元件上设置有绝缘子。

所述绝缘体的内部通道内设置有止口台阶，所述止口台阶处形成缺口通道，所述止口台阶将内部通道分隔成前腔室和后腔室，所述柱塞的柱塞前部和柱塞后部之间设置有颈圈，所述颈圈与止口台阶相配合，所述弹性元件将柱塞压配于止口台阶上。

所述绝缘体的内部通道内设置有止口台阶，所述止口台阶处形成缺口通道，所述止口台阶将内部通道分隔成前腔室和后腔室，所述止口台阶的缺口通道与柱塞前接触面相配合，所述弹性元件将柱塞压配于止口台阶上。

所述颈圈与柱塞前接触面之间设置有延伸柱状元件。

所述电极包含电极近端，所述电极近端的直径大于缺口通道的直径。

所述电极包括一个电极近端，所述电极近端呈凸形截头圆锥状，所述柱塞包括一个柱塞前接触面，所述柱塞前接触面呈截头圆锥凹孔状，所述凸形截头圆锥状的电极近端与所述截头圆锥凹孔状柱塞前接触面相配合。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、触点元件与柱塞之间通过弹性元件相连接，电极与柱塞进行配合，不仅能够为电极提供良好的电接触，同时电极更换时弹性元件、柱塞和触点元件无需进行更换，大大降低了电极的更换费用；

2、触点元件与柱塞之间还设置有补充导体，无需触点元件和柱塞进行接合就能够把电流从触点元件传递到柱塞上，可以单独使用或与弹性元件组合使用，能够保证当火炬处于等离子生成模式的工作状态中电极的稳定性；

3、触点元件或柱塞上设置有绝缘子，绝缘子支承面与触点前表面或柱塞后接触面相接合，能够提高柱塞与电极的稳定性；

4、绝缘体内部通道通过止口台阶分隔成前腔室和后腔室，柱塞上设置有一与止口台阶相配合的颈圈，颈圈和弹性元件被限制在后腔室中，柱塞与弹性元件之间无需设计连接结构，简化了柱塞的结构，同时减小了弹性元件与柱塞之前的磨损；

5、柱塞上的颈圈可以用来偏转冷却气流向后移动，偏转能增加冷却气流通过柱塞的表面，从而与柱塞的热接触的元件一起，提高它帮助冷却电极的能力，颈圈通过提供一个肩口上的气体流动，可以更好地提高冷却效果，因此当气流吹过柱塞，增加气流到柱塞后部的湍急度来促进气体混合；

6、柱塞前接触面与颈圈之前设置有延伸柱状元件，延伸柱状元件能够预防电极进入缺口通道，能够保证柱塞与止口台阶的间隙不会受到电极限制；

7、绝缘体与涡流环通过前台阶固定分离，大大方便了涡流环的更换，降低了更换成本；

8、电极近端的直径大于缺口通道的直径，这样设置能够提高气流通过柱塞的湍急度，从而提高气流和柱塞之间的热传导。

附图说明

图1为本实用新型一种触点启动式等离子弧火炬的电极支架组件实施例1的剖视图。

图2为图1所示组件的局部分解图。

图3为图1所示组件的工作状态示意图。

图4为本实用新型一种触点启动式等离子弧火炬的电极支架组件实施例2的剖视图。

图5为图4中柱塞的另一种实施例图。

图6为图 4中导电链的另一种实施例图。

图7为本实用新型一种触点启动式等离子弧火炬的电极支架组件实施例3的剖视图。

图8为图7中柱塞与电极接触的起始位置示意图。

图9为图7中柱塞与电极接触的最终位置示意图。

图10为本实用新型一种触点启动式等离子弧火炬的电极支架组件实施例4的剖视图。

图11为图10中柱塞与电极接触的组最终位置示意图。

图12为图10中柱塞与电极配合结构的另一实施例图。

图13为本实用新型一种触点启动式等离子弧火炬的电极支架组件实施例5的剖视图。

图14为图13中柱塞与电极接触的起始位置示意图。

图15为图13中柱塞与电极接触的最终位置示意图。

图16为本实用新型一种触点启动式等离子弧火炬的电极支架组件实施例6的剖视图。

图17为图16中柱塞与电极接触的最终位置示意图。

其中：

图1-图3：火炬102、电极支架组件100、载流阴极104、电力传输面106、火炬主体元件108、火炬凹槽110、喷嘴元件112、固定元件114、绝缘体116、涡流气体通道117、触点元件凹槽118、O型圈119、电极120、纵向轴线122、电极远端124、放射元件126、电极近端128、电极后接触面130、螺旋翅片132、柱塞136、柱塞前部138、柱塞前接触面139、柱塞后部140、柱塞后表面142、柱塞通道144、触点元件146、气体通道148、触点前表面150、触点后表面152、触点前部154、弹性元件156、等离子腔室158、通风槽160；

图4：电极支架组件200、绝缘体202、电极204、柱塞206、触点元件208、弹性元件210、补充导体212；

图5：电极支架组件250、绝缘体252、电极254、柱塞256、触点元件258、弹性元件260、补充导体262、绝缘子264、柱塞后部266、触点前表面268、绝缘子支承面270、柱塞通道272、绝缘通道274；

图6：电极支架组件300、电极302、柱塞304、触点元件306、弹性元件308、补充导体310、绝缘体312、柱塞后表面314、触点前表面316；

图7-图9：电极支架组件350、电极352、柱塞354、弹性元件356、触点元件358、绝缘体360、内部通道362、止口台阶364、缺口通道366、前腔室368、后腔室370、颈圈372、柱塞前接触面374、电极后接触面376、电极近端378、螺旋翅片380；

图10-图11：电极支架组件350’、电极352’、柱塞354’、绝缘体360’、止口台阶364’、缺口通道366’、柱塞前接触面374’；

图12：电极支架组件400、绝缘体402、电极404、柱塞406、弹性元件408、触点元件410、止口台阶412、缺口通道414、电极近端416、电极后接触面418、柱塞前接触面420；

图13-图15：电极支架组件450、电极452、柱塞454、弹性元件456、触点元件458、绝缘体460、内部通道462、止口台阶464、前腔室466、后腔室468、延伸柱状元件470、柱塞前接触面472、颈圈474、缺口通道476、前台阶478、涡流环480；

图16-图17：电极支架组件450’、电极452’、柱塞454’、缺口通道476’、电极近端482。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

参见图1-图3，一种触点启动式等离子弧火炬，火炬102包括火炬柱体元件108，所述火炬柱体元件108内部开设有火炬凹槽110，所述火炬凹槽110内设置电极支架组件100，所述电极支架组件100左侧设置有载流阴极104，所述载流阴极与电源相连接且有一个电力传输面106来接触电极支架组件100，所述电极支架组件100右侧设置有喷嘴元件112，所述喷嘴原件112通过固定元件114固定在绝缘体116上，所述固定元件114通过螺纹与火炬主体元件108相连接；

所述电极支架组件100包括一个空心的绝缘体116，所述绝缘体116中心设置有内部通道，所述内部通道内自前至后依次设置有电极120、柱塞136、弹性元件156和触点元件146，所述弹性元件156连接于触点元件146和柱塞136之间，所述电极120包括电极远端124和电极近端128，所述电极远端124端面中心设置有放射元件126，所述电极近端128的端面上开设有电极后接触面130，所述柱塞136包括包括柱塞前部138和柱塞后部140，所述柱塞前部138外表面为柱塞前接触面139，所述柱塞前接触面139与电极后接触面130相配合；

所述柱塞136由高导电性材料制作，如银或银合金等；

所述柱塞前接触面139的截面形状呈截头圆锥形；

所述电极后接触面130是一个腔形的凹面，所述电极后接触面130的截面形状呈截头圆锥状，所述截头圆锥状的电极后接触面130的顶尖角范围为16°~60°之间，优选为40°~60°；

所述电极120外壁上设置有用于冷却电极的螺旋翅片132；

所述弹性元件156采用一个螺旋压缩弹簧；

所述电极120是一个独立元件且没有附带其他元件，当固定元件114和喷嘴元件112从火炬主体元件108上被移除时，电极120能方便的移除；

所述绝缘体116右端有一排涡流排气通道117，用于替代传统的涡流环元件；

所述柱塞136中心开设有柱塞通道144；

所述触点元件146上设置有一组气体通道148；

当电极120驻留在火炬102中且通过喷嘴元件112被限制在里面，弹性元件156分别与柱塞后部140和触点前部154接合，用于偏置柱塞136进入电极后接触面130并与之接触，从而偏置电极120到它在图1中所示的前部位置。在这个位置，电极120与喷嘴元件112的接触允许电流通过电极120到喷嘴元件112来形成一个完整的回路。通过喷嘴元件112和电极120的电极远端124之间有限区域的加压，气体随后顺着通道穿过绝缘体116，这个压力强迫电极120回撤与弹性元件156偏置到它后部位置贴合，如图3所示。一旦电极120从喷嘴元件112上移开，电流在这两者之间形成弧，这个弧加热封闭区域的气体形成等离子，围绕电极远端124的该封闭区域作为一个等离子腔室158。电极120的移动促使柱塞136移动，该柱塞136与电极120相接合，强迫柱塞136向着触点元件146移动，压缩弹性元件156。保持柱塞136、弹性元件156和触点元件146互相接合的方法在这个实施例中是通过柱塞后部140和触点前部154来提供，它们通过弹性元件154摩擦结合。在那样的情况下，弹性元件156是同时与柱塞136和触点元件146相接合的。在摩擦力足够的情况下，当火炬102被拆开且电极120被移除，柱塞136固定在绝缘体116中的指定位置。

实施例2：

参见图4，实施例2与实施例1的区别在于：所述触点元件208与柱塞206之间还连接有补充导体212，所述补充导体212像一条高灵活度的绞缆，补充导体212可单独使用或与弹性元件210组合使用，能作为一条在触点元件208和电极204之间通过柱塞206的导电通道；

参见图5，所述柱塞256的柱塞后部266上设置有绝缘子264，所述绝缘子264由硬度适中的像聚酰亚胺这样的非导电材料制成，所述绝缘子264通过摩擦配合或高温粘合的方式附加到柱塞256的柱塞后部266上；

所述绝缘子264也可以不是在柱塞256上而是设置于触点元件258上；

绝缘子264的后端为绝缘子支承面270，当电极254从前部位置移动到后部位置时，绝缘子支承面270与触点前表面268接合，能够提高柱塞256和电极254的稳定性；

绝缘子264作为柱塞256的附件时会限制柱塞通道272延伸穿过柱塞256，为了延伸柱塞通道272，绝缘子264中心开设有绝缘通道274，所述绝缘通道274与柱塞通道272相连通；

参见图6，所述补充导体312设置于弹性元件308内部；

实施例3：

参见图7~图9，实施例3与实施例1的区别在于：所述绝缘体360的内部通道362内设置有止口台阶364，所述止口台阶364处形成缺口通道366，所述止口台阶364将内部通道362分隔成前腔室368和后腔室370，所述柱塞354的柱塞前部和柱塞后部之间设置有颈圈372，所述颈圈372与止口台阶364相配合；

所述颈圈372的尺寸比缺口通道362尺寸大，这个匹配尺寸保证柱塞354的移动受到限制，使颈圈372和弹性元件356被限制在后腔室370中；

参见图8，所述止口台阶364与柱塞256之间存在一个间隙a，这个间隙a的尺寸应当能够避免限制冷却气体回流，该气流经过电极352的螺旋翅片380；

电极352的电极近端378尺寸应当符合，当电极352被吹回到后部位置时，电极近端378通过进入或至少部分通过止口台阶364的缺口通道366，电极352和止口台阶364之间留有间隙b，如图9所示。当电极352已经移动到后部位置时，这个间隙b的尺寸足够保持止口台阶364和电极352之间气体自由流动。

所述颈圈372的另一个作用是用来偏转冷却气流向后移动，该气流已经穿过电极352和止口台阶364之间的间隙b，偏转能增加冷却气流通过柱塞354的表面，从而与柱塞354的热接触的元件（如散热翅片380）一起，提高它帮助冷却电极352的能力。颈圈372通过提供一个肩口上的气体流动，可以更好地提高冷却效果，因此当气流吹过柱塞354，增加气流到柱塞354后部的湍急度来促进气体混合；

实施例4：

参见图10、图11，实施例4与实施例3的区别在于：所述柱塞354’没有颈圈372，所述柱塞354’的柱塞前接触面374’被延伸，所述止口台阶364’的缺口通道366’与柱塞前接触面374’相配合；

柱塞354’和止口台阶364’之间的间隙a’应当允许气流在其之间通过。电极352’有尺寸要求，当电极被吹回到后部位置时，电极352’后部进入缺口通道366’，电极352’后部与止口台阶364’之间的间隙b’应当足够让气体在其间通过；

参见图12，所述电极404包括一个电极近端416，所述电极近端416呈凸形截头圆锥状，所述柱塞406包括一个柱塞前接触面420，所述柱塞前接触面420呈截头圆锥凹孔状，所述凸形截头圆锥状的电极近端416与所述截头圆锥凹孔状柱塞前接触面420相配合；

实施例5：

参见图13~图15，实施例5与实施例3的区别在于：所述颈圈474与柱塞前接触面472之间设置有延伸柱状元件470，所述延伸柱状元件470包含长度L，该长度L应当足够长能够预防电极452进入缺口通道476；

所述绝缘体460前端设置有前台阶478，所述前台阶478上设置有涡流环480；

实施例6：

参见图16、图17，实施例6与实施例5的区别在于：所述电极452包含电极近端482，所述电极近端482的直径D_E大于缺口通道476’的直径D_O，这样设置能够提高气流通过柱塞454’的湍急度，从而提高气流和柱塞454’之间的热传导。

在本实用新型新奇的特征描述了特定实例且首选应用的同时，由于成熟的技艺，替代材料和修改的细节可以不背离实用新型的初衷。