热交换元件可以安置在喷嘴的内表面上。
[0042]在另一个方面中，本实用新型的特征是一种用于等离子弧焰炬的喷嘴。该喷嘴包含基本上中空的长型喷嘴本体，该本体能够接收电极。该本体限定纵轴、远端、和近端。该喷嘴另外包含涡流套筒，该涡流套筒可以附接至喷嘴本体的内表面。涡流套筒配置成向被引入至喷嘴的气体施加涡流运动。该喷嘴还包含喷嘴尖端，该喷嘴尖端连接至喷嘴本体的近端。该喷嘴尖端包含喷嘴出口孔口，用于将等离子弧引入至工件。该喷嘴还包含喷嘴护罩和绝缘物，该绝缘物配置成连接喷嘴尖端与喷嘴护罩，以便使喷嘴护罩和喷嘴尖端彼此电绝缘，同时仍然在喷嘴护罩与喷嘴尖端之间传递热能。
[0043]在一些实施例中，喷嘴本体、涡流套筒、喷嘴尖端、喷嘴护罩和绝缘物经由压配合连接。在一些实施例中，该喷嘴包括等离子弧焰炬的单个耗用性部件。在一些实施例中，喷嘴本体、涡流套筒、喷嘴尖端或喷嘴护罩中的至少一个包括传导材料。
[0044]在一些实施例中，喷嘴本体包括铝。喷嘴本体可以沿着纵轴具有大约2.5至大约3英寸的长度，和大约0.4至大约0.5英寸的横截面宽度。
[0045]在一些实施例中，涡流套筒可滑动地从近端附接至喷嘴本体的内表面。涡流套筒可以在台阶区处与喷嘴本体形成干涉配合，该台阶区安置在喷嘴本体的内表面上。涡流套筒可以包括铜。涡流套筒可以沿着纵轴具有大约0.11至大约0.12英寸的长度。
[0046]在一些实施例中，喷嘴尖端包括铜。喷嘴尖端可以占喷嘴本体沿着纵轴的长度的大约1/2、1/3或1/4。喷嘴尖端可以占喷嘴沿着纵轴的长度的大约20%、30%或40%。喷嘴尖端可以沿着纵轴具有大约0.9至大约1英寸的长度，和大约0.37至大约0.4英寸的横截面宽度。
[0047]在一些实施例中，绝缘物包括阳极化的铝或塑料中的至少一个。绝缘物可以沿着纵轴具有大约0.3至大约0.4英寸的长度，和大约0.4至大约0.5英寸的最大横截面宽度。
[0048]在一些实施例中，喷嘴护罩包括铜。喷嘴护罩可以沿着纵轴具有大约0.25至大约
0.35英寸的长度，和大约0.4至大约0.5英寸的最大横截面宽度。
[0049]根据另一个方面，提供一种等离子弧焰炬组件，该等离子弧焰炬组件包含电极、复合喷嘴和固定帽。该复合喷嘴配置成基本上围绕电极。该复合喷嘴包括喷嘴本体、涡流套筒、喷嘴尖端、喷嘴护罩和绝缘物，这些部件通过压配合互连起来。该固定帽配置成基本上围绕复合喷嘴，以便将复合喷嘴保持在等离子弧焰炬组件中。
[0050]在一些实施例中，涡流套筒包括至少一个涡流孔，该涡流孔配置成向等离子弧焰炬组件中的气体引入涡流。
[0051]在一些实施例中，该喷嘴尖端包含排放孔，该排放孔经由固定帽将喷嘴的内部流体地连接至周围环境。排放孔配置成将第一气流从喷嘴的内部引导至周围环境，以执行冷却喷嘴、冷却喷嘴护罩、向等离子弧提供稳定性或去除残渣中的至少一种功能。喷嘴尖端还可以包含排放通道，该排放通道将喷嘴的内部流体地连接至喷嘴护罩。排放通道配置成将第二气流从喷嘴的内部引导至喷嘴护罩用作屏蔽气体。在一些实施例中，第一气流或第二气流中的至少一个使气体在喷嘴尖端中的涡流运动变缓。
[0052]在一些实施例中，等离子弧焰炬组件还可以包括涡流环，涡流环联接至电极的远端，基本上围绕电极的外表面。
[0053]在一些实施例中，固定帽限定纵轴，并且沿着该纵轴从固定帽的远端至近端具有长度，长度是大约4.5至大约5.5英寸，远端的第一宽度大约是1英寸，并且近端的第二宽度大约是0.5英寸。第一宽度可以限定远端的最宽横截面宽度，并且长度与第一宽度的比值可以大于3或4。第二宽度可以限定近端的横截面宽度，并且长度与第二宽度的比值可以大于5、6、7、8或9。
[0054]根据另一个方面，提供一种用于形成等离子弧焰炬组件的方法。该方法包含将涡流环附接至电极以形成第一部分，其中涡流环基本上围绕电极的外表面。该方法还包含将第一部分插入至复合喷嘴中以形成第二部分。该复合喷嘴包括喷嘴本体、涡流套筒、喷嘴尖端、喷嘴护罩和绝缘物，这些部件通过压配合互连起来。该方法还包含将第二部分插入至固定帽中，以形成等离子弧焰炬组件。该固定帽配置成基本上围绕第二部分，以便将第二部分保持在等离子弧焰炬组件中。
[0055]在一些实施例中，该方法还包括将涡流套筒从喷嘴本体的近端滑动至喷嘴本体中，以便在涡流套筒与喷嘴本体的内表面的台阶区之间形成干涉配合。
[0056]在一些方面中，本文中说明的用于将耗用性部件连接至等离子焰炬的系统和方法可以帮助使等离子弧焰炬让使用者更容易使用或者对使用者更有效。例如，虽然大部分等离子弧焰炬的基本操作都是相同的，但是用于操作等离子弧焰炬的耗材可以广泛地变化。而且，现在在更复杂的环境中使用焰炬(例如，手持式焰炬、机械化焰炬、机械臂焰炬等等)，包含工件的一些部分难以接入的环境。本文中说明的系统和方法可以用于制造更能适应不同应用的等离子焰炬。
[0057]具体来说，本文中说明的系统和方法(诸如利用能够相对于等离子焰炬灵活地定位耗材的耗材安装设备的系统和方法)可以帮助使耗材更容易接入有待切割或有待接受其他处理的受到阻挡或者难以到达的区域。也就是说，大部分手持式等离子切割焰炬设有焰炬头，焰炬头相对于手柄固定在大约90°与大约115°之间的角度处。虽然这种配置非常适合于许多切割应用，但是对于在紧小的区域中(例如，在窄小角落中，在机器部件之间，在凹穴中等等)执行切割或对于许多刨削应用并不是理想的配置。虽然设有触发器的笔直焰炬可能容易制造，但是这样的焰炬将限于这些相对少见的应用。
[0058]本文中说明的挠性的、并且在一些情况下相对长的耗材安装设备(或焰炬内设有挠性的长的部分的焰炬)可以提供可移动臂，该可移动臂可以用于定位耗材，以便到达受到阻挡或者接入受限的区域，诸如在角落周围，或者穿过弯曲的区域。
[0059]另外，这些挠性焰炬设备还可以用于机械化切割(例如，机械臂切割)。例如，挠性焰炬设备不是使用斜切头，而是可以简单地以期望的取向弯成角度(例如，用手，或者用机器辅助)，并且可以执行切割。挠性焰炬设备还可以用于在机器切割时执行有高接入要求的切割，诸如在处理结构钢或切割成形的原材料的时候。
[0060]在一个方面中，说明一种用于等离子弧切割系统的等离子焰炬延伸器。等离子焰炬延伸器包含长型的基本上电介质的本体，该本体包含第一末端和第二末端。该长型的基本上电介质的本体包含挠性区部，该挠性区部适配成能跨多个取向设定形态。等离子焰炬延伸器还包含:第一连接件，其在长型的基本上电介质的本体的第一末端处，适配成与耗材组相配；第二连接件，其在长型的基本上电介质的本体的第二末端处，适配成与焰炬座相配；以及耗材检测介质，其适配成传达耗材组的存在。耗材检测介质可以安置在长型的基本上电介质的本体内，并且在长型的基本上电介质的本体的第一末端与第二末端之间延伸。
[0061]根据另一个方面，用于等离子弧切割系统的等离子焰炬延伸器包含长型的基本上电介质的本体，该本体具有第一末端和第二末端。长型的基本上电介质的本体的第一末端配置成与耗材组相配，而长型的基本上电介质的本体的第二末端配置成与焰炬手柄相配。等离子焰炬延伸器还可以包含传输介质，用于传达表示耗材组的存在的信息。传输介质可以相对于长型本体安置，使得传输介质在长型本体的第一末端与第二末端之间提供传输路径。
[0062]在又另一个方面中，一种等离子弧切割系统包含等离子弧焰炬，该等离子弧焰炬包含焰炬座和连接至焰炬座的焰炬延伸构件。该延伸构件具有第一末端和第二末端，并且包括挠性区部。延伸构件的挠性区部配置成能跨一角度范围设定形态。该等离子弧切割系统还包含:第一连接件，其在延伸构件的第一末端处，布置成与焰炬尖端相配，焰炬尖端包含电极和喷嘴；第二连接件，在第二末端处，用于与焰炬座相配；以及传输介质，用于传达表示焰炬尖端的存在的信息。该传输介质可以安置在焰炬延伸构件内，使得传输介质在第一末端与第二末端之间延伸。
[0063]在其他示例中，上述方面中的任一个或本文中说明的任何装置或方法可以包含下面的特征中的一个或多个。
[0064]挠性区部在设定形态时所跨的多个取向可以包含到5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度角中的至少一个的至少一个移动。
[0065]该长型的基本上电介质的本体的挠性区部可以布置成使得该挠性区部能够被操控，以相对于该长型的基本上电介质的本体的第二末端以复合角定位该长型的基本上电介质的本体的第一末端。该长型的基本上电介质的本体的挠性区部可以配置成使得该挠性区部能够被操控，以相对于该长型的基本上电介质的本体的第二末端跨越从0度到360度的角度范围定位该长型的基本上电介质的本体的第一末端。
[0066]在本体被使用者操控以呈现期望的形态之后，该长型的基本上电介质的本体的第一末端可以相对于该长型的基本上电介质的本体的第二末端保持固定。该长型的基本上电介质的本体的第二末端可以与等离子弧焰炬的机械化的焰炬本体或手柄相配。该长型的基本上电介质的本体可以包含气体通道或电导体中的至少一个，气体通道用于向等离子弧焰炬提供等离子气体，而电导体用于向等离子弧焰炬提供切割电流。
[0067]耗材检测介质可以适配成根据转换从长型的基本上电介质的本体的第一末端接收的机械信号、气动信号或电信号中的至少一个来检测耗材组的存在。用于传达耗材组的存在的耗材检测介质可以包含耗材传感器，耗材传感器检测耗材组的存在。耗材传感器可以包含机械传感器、气动传感器或电传感器中的至少一个。
[0068]等离子焰炬延伸器可以包含传输介质，该传输介质将耗材传感器的功能从长型的基本上电介质的本体的第一末端重新定位至焰炬传感器，所述焰炬传感器位于长型的基本上电介质的本体的第二末端处。
[0069]每个导管可以是总体上纵向的圆柱形本体。每个导管的纵轴可以布置成能相对于邻近导管的纵轴围绕连接点移动成多个预定取向。这多个预定取向可以包含到5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85 或 90 度角中的至少一个的至少一个移动。
[0070]每个导管的至少一个末端可以包含运动限制器，该运动限制器限制导管相对于与其邻近导管的连接点的移动。运动限制器可以布置成允许导管相对于连接点移动到预定范围的移动。运动限制器可以布置成，根据限制长型的基本上电介质的本体的挠性区部中包含的导管的移动，来限制长型的基本上电介质的本体的第一末端相对于长型的基本上电介质的本体的第二末端的枢转。
[0071]这多个串联连接的导管可以基本上位于长型的基本上电介质的本体内部。长型的基本上电介质的本体的挠性区部可以至少6英寸长。挠性区部可以设定形态而形成复合角。可以通过使串联连接的导管相对于其连接点移动以进行多个预定移动而获得该复合角。挠性区部的串联连接的导管可以通过至少三个连接点连接起来。
[0072]长型的基本上电介质的本体的挠性区部可以在长型的基本上电介质的本体的第一末端与第二末端之间跨越一取向范围移动，包含从0度跨到180度的至少一个移动。这多个串联连接的导管可以包含气体通道或电导体中的至少一个，气体通道用于向等离子弧焰炬提供等离子气体，电导体用于向等离子弧焰炬提供切割电流，切割电流穿过这多个串联连接的导管。在使用者定位了长型的基本上电介质的本体之后，长型的基本上电介质的本体的第一末端可以相对于长型的基本上电介质的本体的第二末端保持不动。
[0073]该长型的基本上电介质的本体可以布置成使长型的基本上电介质的本体的第一末端与长型的基本上电介质的本体的第二末端电绝缘。
[0074]长型的基本上电介质的本体的第二末端进一步布置成连接至相机或孔探仪中的至少一个，该相机或孔探仪安置在长型的基本上挠性的本体近侧。
[0075]用于传达表不耗材组的存在的信息的传输介质可以包含耗材传感器，耗材传感器检测耗材组的存在。耗材传感器可以包含机械传感器、气动传感器或电传感器中的至少一个。传输介质可以将耗材传感器的功能从长型的基本上电介质的本体的第一末端重新定位至焰炬传感器，所述焰炬传感器位于长型的基本上电介质的本体的第二末端处。
[0076]焰炬延伸构件的挠性区部可以布置成使得该挠性区部可以被操控以相对于焰炬延伸构件的第二末端以预定角度范围定位焰炬延伸构件的第一末端。
[0077]用于传达表示焰炬尖端的存在的信息的传输介质可以与检测焰炬尖端的存在的焰炬尖端传感器联接。焰炬尖端传感器可以包含机械传感器、气动传感器或电传感器中的至少一个。用于传达表示焰炬尖端的存在的信息的传输介质可以将焰炬尖端传感器的功能从焰炬延伸构件的第一末端重新定位至焰炬传感器，所述焰炬传感器位于焰炬延伸构件的第二末端处。
[0078]焰炬延伸构件的第二末端可以连接至等离子弧焰炬的机械化的焰炬本体或手柄。延伸构件可以包含气体通道或电导体中的至少一个，气体通道用于向等离子弧焰炬提供等离子气体，而电导体用于向等离子弧焰炬提供切割电流。
【附图说明】
[0079]通过参照下面配合附图进行的说明，可以更好地理解上文说明的本实用新型的优点以及其他优点。图未必是按比例的，重点总体上是图解说明本实用新型的原理。
[0080]图1是等离子弧焰炬尖端的横截面图。
[0081]图2是根据本实用新型的说明性实施例的喷嘴的横截面图。
[0082]图3是根据本实用新型的说明性实施例的电极的透视图。
[0083]图4是根据本实用新型的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图，该焰炬尖端包含喷嘴、电极和涡流环。
[0084]图5是根据本实用新型的说明性实施例的喷嘴的透视图。
[0085]图6是根据本实用新型的说明性实施例的喷嘴组件的横截面图。
[0086]图7是根据本实用新型的说明性实施例的用于延伸等离子弧焰炬的等离子弧焰炬转接器的侧视图。
[0087]图8是根据本实用新型的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图。
[0088]图9是根据本实用新型的说明性实施例的焰炬尖端的图解说明。
[0089]图10是示出根据本实用新型的说明性实施例的焰炬本体温度对时间的曲线图。
[0090]图11是示出根据本实用新型的说明性实施例的阴极温度对时间的曲线图。
[0091]图12是根据本实用新型的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图，其示出了气流。
[0092]图13是根据本实用新型的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图，其示出了喷嘴和电极的直径和长度。
[0093]图14是根据本实用新型的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图。
[0094]图15是根据本实用新型的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图。
[0095]图16示出了示例性耗用性复合喷嘴，该复合喷嘴结合了至少五个不同的焰炬部件。
[0096]图17示出了图16的复合喷嘴的喷嘴本体的实施例。
[0097]图18示出了图16的复合喷嘴的涡流套筒的实施例。
[0098]图19示出了图16的复合喷嘴的喷嘴尖端的实施例。
[0099]图20示出了喷嘴尖端的另一个实施例。
[0100]图21示出了图16的复合喷嘴的绝缘物的实施例。
[0101]图22示出了图16的复合喷嘴的喷嘴护罩的实施例。
[0102]图23示出了示例性等离子弧焰炬组件，其包含图16的复合喷嘴。
[0103]图24示出了穿过图23的等离子弧焰炬组件的示例性气流样式。
[0104]图25示出了另一个示例性等离子弧焰炬组件的耗用性零件的分解图。
[0105]图26示出了图25的固定帽的示例性视图。
[0106]图27是设有延伸器构件的等离子弧焰炬的侧视图。
[0107]图28是设有延伸器构件的部分拆开的等离子弧焰炬的透视图。
[0108]图29A是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有笔直配置的延伸器构件。
[0109]图29B是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有弯曲配置的延伸器构件。
[0110]图29C、图29D、图29E、图29F、图29G、图29H和图291是设有各种示例配置的延伸器构件的等离子弧焰炬的示意性侧视图。
[0111]图30A、图30B、图30C、图30D和图30E图解说明设有延伸器的示例等离子弧焰炬，该延伸器带有挠性区，挠性区相对于焰炬的手柄区定位耗用性部件。
[0112]图31A是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有笔直配置的延伸器构件。
[0113]图31B是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有弯曲配置的延伸器构件。
[0114]图32A是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有笔直配置的延伸器构件。
[0115]图32B图解说明等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有弯曲配置的延伸器构件。
[0116]图32C图解说明等离子弧焰炬的示意性横截面，该等离子弧焰炬设有弯曲配置的延伸器构件。
[0117]图33是可以与本文中说明的实施例一起使用的阴极喷嘴的示意图。
【具体实施方式】
[0118]图1示出了等离子弧焰炬100的横截面图。等离子焰炬尖端由多种不同的耗材构成，例如，电极105、喷嘴110、固定帽115、涡流环117或护罩125。喷嘴110设有安装在焰炬本体内的中央出口孔口。焰炬和焰炬尖端可以包含电连接、冷却用的通路、和弧控制流体(例如，等离子气体)用的通路。护罩125可以用于防止熔化的喷溅物损害焰炬的其他部件，例如电极105、喷嘴110、固定帽115或涡流环120。电极105可以包含热交换器120，位于电极105的近端127。
[0119]能够伸到难以接入的区域(例如，沟道或角落)中的等离子弧焰炬可以具有这样的耗材:这些耗材是长型的，以提供接入这些类型的位置所必需的附加接触范围。这些长度较长的耗材(例如，“尖头的”耗材)还可以增加使用等离子弧焰炬的操作人员的能见度。能见度这样增加，让操作人员能看到正在制造的切口，因为焰炬手柄离切口较远，这样会为操作人员查看切口清除障碍。
[0120]然而，设有较长的耗材，可能导致等离子弧焰炬冷却不足，而且导致耗用性零件过热并熔化。过热可能至少部分地是因为现有的冷却技术所利用的热交换器是在电极的后端，远离插头。当耗材延伸时，这个热交换器被移动，离热源(例如，电极的插头)更远。冷却机构离热源越远，冷却效率就变得越低。结果是，延伸的耗材会过热且提早熔化。当在大约15安培以上的电流或者更尤其是在大约60安培以上的电流操作等离子弧焰炬时，这个过热现象尤其明显。当等离子弧焰炬完全靠气体冷却(例如，靠空气冷却)时，过热现象也尤其明显。
[0121]在一些实施例中，耗材(例如，喷嘴、电极、固定帽、护罩、和/或涡流环)长于大约2英寸。图2示出了喷嘴200的横截面图。喷嘴200包含本体205，本体205基本上是中空的，具有第一末端206和第二末端207。中空的喷嘴本体205能够接收电极(例如，图1的电极105)。等离子出口孔口 208穿过本体205的第一末端206处的端面209安置。
[0122]喷嘴本体205限定纵轴210。喷嘴本体205沿着纵轴210从喷嘴本体205的第一末端206到第二末端207具有长度L。喷嘴本体的第一末端206具有宽度W。喷嘴本体205的长度L与喷嘴本体205的宽度W的比值大于大约3。
[0123]例如，要使L/W的比值大于大约3，喷嘴本体205的长度可以是大约3.5英寸，而喷嘴本体的宽度可以是大约0.5英寸。这样得到的L/W的比值等于3.5英寸/0.5英寸，或L/W的比值为7。
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