用于等离子炬的缩小比例喷嘴和用于该喷嘴的转接器的制作方法

一般来讲，本发明涉及用于等离子炬的喷嘴，此类喷嘴的布置(其形状和尺寸)。此外，本发明涉及一种用于将所述喷嘴连接至等离子炬的转接器。

背景技术：

等离子炬被用于使用等离子电弧切割金属材料(诸如钢)。一般来说，电弧等离子炬包括炬体、冷却管、电极、涡流环、喷嘴、喷嘴保持器、防护罩和喷嘴防护帽。

切割材料通过由等离子炬所产生的等离子流来分开。这种流包括高温下的一种或多种离子化气体。高温离子化气体在压力下流动穿过喷嘴孔。这样，离子化气体流收缩成聚集等离子流，该聚集等离子流然后形成了等离子电弧。

以这种方式所形成的等离子电弧可达到至多30000℃的温度，和至多2x10⁶w/cm²的能量密度。等离子电弧的能量密度和温度越高，可切割的金属材料越厚并且切割速度越快。

在过去的30年中，液冷式等离子炬已发生许多变化。其中一种变化为利用两种独立气体(等离子气体和保护气体)的等离子炬设计。较早的液冷式等离子炬仅使用等离子气体。由于液冷式双气体等离子炬的更复杂设计，其长度和直径的测量值均已变大。

由于等离子炬的高操作温度，因此冷却是必需的。液冷剂在操作期间所流动穿过(进行冷却)的等离子炬为液冷式等离子炬。等离子炬部件(诸如喷嘴，其直接接触液冷剂的流)称为直接冷却等离子炬部件。

由于液冷式双气体等离子炬的尺寸已变大，此类炬所用的喷嘴的尺寸也已变大。这一事实使得喷嘴的制造需要增加材料。在已知技术现状中，用于直接液冷式的液冷式双气体等离子炬的喷嘴已以一定外径来制造，对于15a至130a的负载，该外径的范围为16.0mm至36.5mm，并且对于130a以上的负载，该外径的范围为18.5mm至36.5mm。在所了解的技术现状中，用于间接液体冷却和负载在15a至260a的液冷式双气体等离子炬的喷嘴已以范围为26.0mm至34.0mm的最大外径来制造。

出于经济原因，对于15a至400a的范围内的电流负载，已研究了具有直接和间接冷却的等离子喷嘴的可能最小本体尺寸。目标是减少用于液冷式双气体等离子炬的具有直接和间接冷却的喷嘴的制造成本，以及改善该喷嘴的功能性质和寿命。

喷嘴设计可显著地影响聚集等离子流的参数。喷嘴会影响等离子流的参数，诸如等离子流的直径、其速度、温度，以及等离子流的能量密度。

在等离子流穿过孔的点处，喷嘴经受极大热量。过热增加了喷嘴的磨损。通过气体或液体尽可能靠近喷嘴的热量最大的点来使喷嘴冷却，可防止该磨损。当喷嘴过热时，制成该喷嘴的材料部分地熔化，并且用于将离子化气体流引导至聚集等离子流的孔将非对称地变大。具有非对称扩大孔的喷嘴将无法充分地聚集等离子流，并且喷嘴孔的非对称性使等离子流在一个方向上歪斜。此类磨损喷嘴必须以新喷嘴进行替换。

等离子电弧的稳定性对于喷嘴的寿命为重要的，使得等离子流平稳地穿过喷嘴孔。稳定等离子电弧对于高质量切割为重要的。不稳定等离子电弧将导致切割材料出现不良质量表面，并且其将影响所切割产品的尺寸。等离子电弧稳定性是根据us-5,317,126的喷嘴设计的主题。这样设计的喷嘴允许通过放出一些等离子气体而稳定等离子电弧，从而调整其中形成等离子电弧的空间中的等离子气体压力。该喷嘴设计在图1中示出。该图示出了包括两个部分的喷嘴38：喷嘴本体和内压式插件。在喷嘴38中，存在等离子电弧所穿过的孔38c。在点38b处，喷嘴38通过液体沿着其周边的流动来冷却。喷嘴38设计成使得，空间18和36形成于喷嘴本体和按压插件之间，以用于气体从其中形成等离子电弧36c的空间沿方向16行进至侧孔20a。一些等离子气体通过侧孔20a来放出，从而稳定形成等离子电弧36c处的等离子气体压力。

为改善喷嘴寿命，重要的是，该喷嘴通过气体或液体来冷却。图2示出了根据ep2140739的喷嘴。喷嘴4的这种设计涉及液冷剂流的最佳方向，使得喷嘴4沿着其外周均匀地冷却。充分冷却的表面和液冷剂的均匀流改善了喷嘴4的寿命。

喷嘴寿命还受到制成喷嘴的材料的性质影响。图3示出了根据ep1531652的喷嘴14。对于这种喷嘴变型，喷嘴14的寿命通过将插件26用于孔22的位置处而改善，等离子电弧16穿过该孔22。插件26由耐热材料制成。这种设计显著地改善了喷嘴14的寿命。

技术实现要素：

在寻求尽可能紧凑喷嘴的最佳设计时，据发现，影响其寿命的基本因素包括：用于制造喷嘴的部分区域的材料(该部分区域供等离子电弧穿过)、对喷嘴在距等离子电弧所穿过的喷嘴部分的最佳距离上的充分表面冷却、等离子电弧所穿过的孔的形状、允许等离子电弧稳定的喷嘴设计，和等离子炬的尺寸。这些方面对于喷嘴的期望尺寸和形状具有最大影响。

在研究现有液冷式双气体等离子炬的设计时，我们已证实，等离子炬在喷嘴所附接的点处的直径无法在减小的同时全面地维持等离子炬的现有功能而不减少其寿命。这样，通过减小其中附接喷嘴的点处的等离子炬直径来减小喷嘴尺度的可能性便被排除了。

如果整体喷嘴或其一部分由其熔点超过3000℃的材料(诸如钨，如ep1531652所规定)制成，那么可实现喷嘴在等离子流所穿过的点处的高抗伤害性，同时改善寿命。然而，制造此类喷嘴的成本很高，使得这种解决方案在经济上不可行。铜合金(诸如cu-etpcw004a，其已证实为最合适材料，因为其具有高导热性和导电性)为相比于钨更易于加工的，并且可以明显更低的价格获得。

在功能方面，喷嘴包括两个部分：喷嘴的第一部分，其直接接触等离子电弧；和喷嘴的第二部分，其具有对于连接至等离子炬所必需的尺寸和形状。等离子电弧穿过喷嘴的第一部分，并且其为暴露于最大热量的部分。对于制成喷嘴的第一部分的材料的特性，对于充分冷却，和对于冷却表面和等离子电弧所穿过的点之间的距离，存在着高要求。在下文中，该喷嘴部分应称为缩小比例喷嘴。当相比于根据现有技术已知的喷嘴的尺寸时，这种对比也反映了根据本发明的喷嘴的显著较小尺寸。喷嘴的第二部分的尺寸和形状必须适于匹配等离子炬。在下文中，该喷嘴部分应称为转接器。

我们重点是要找出将喷嘴分隔成上文所描述的两个独立功能部件的解决方案，使得所设计喷嘴具有较低的制造成本、改善的功能性质，和较长的寿命。

对于具有直接液冷式的喷嘴，其中喷嘴表面的一部分直接接触液冷剂，已证实，对于在15a至130a范围内的负载，缩小比例喷嘴的必需最小外径为12.3mm；而对于负载为130a以上，缩小比例喷嘴的必需最小外径为13.5mm。对于具有间接液冷式的喷嘴，其中喷嘴表面未接触液冷剂，已证实，对于至多400a的负载，缩小比例喷嘴的必需最小外径为18mm。

这些尺寸是基于等离子电极的外径、用于供等离子气体穿过电极和喷嘴之间所需的空间，以及喷嘴壁的厚度。电极的直径通过其最大负载来确定，其中任何减小将视为不可取的。电极的外径和喷嘴的内径之间的空间通过用以防止短路所需的两个表面之间的距离等来确定。出于功能原因，用于供等离子气体在电极和喷嘴之间穿过的空间尺寸不可进一步减小。仅喷嘴壁的厚度可减小。

为了减小喷嘴的外径，已着重于其冷却的改善。通过喷嘴保持器的设计修改，已改善了喷嘴冷却。在随后测试中，已证实，如果喷嘴的冷却表面和等离子流所穿过的喷嘴孔之间的距离小于10mm并且大于2.5mm，那么对于负载在15a至130a范围内、且外径大于13.0mm的缩小比例喷嘴而言，其具有充分冷却表面和充分横截面，该充分横截面用于该缩小比例喷嘴其把热量从其最大程度暴露于高温的点消散朝向该缩小比例喷嘴的冷却表面，使得其耐受15a至130a范围内的负载。用于130a以上负载的缩小比例喷嘴，在冷却表面和等离子流所穿过的孔之间的距离为2.5m至10m并且外径超过16mm，该缩小比例喷嘴具有充分冷却表面和充分横截面，该充分横截面用于该缩小比例喷嘴把热量从其最大程度暴露于高温的点消散朝向该缩小比例喷嘴的冷却表面，使得其耐受130a以上的负载。

对于未通过液冷剂来直接地冷却的喷嘴，喷嘴本体的横截面和接触区域的尺寸对于其充分冷却是非常重要的。利用喷嘴本体的充分横截面，制成喷嘴的材料(由于其导热性)能够将喷嘴暴露于高温的点的热能的所需量消散至接触区域。通过接触区域，喷嘴将其热能传递至冷却器材料，该冷却器材料邻接喷嘴的接触区域。在测试期间，已证实，为确保热量通过接触区域从喷嘴传递至冷却器材料的充分性，接触区域的尺寸和喷嘴负载之间的比率需要大于0.8mm²/安培负载。利用这种比率和19.7mm以上的喷嘴外径，喷嘴具有充分横截面用以将热量从其中喷嘴暴露于高温的点消散至接触区域，并且接触区域的充分表面可耐受的负载高达400a。

此外，在实验中已表明，当喷嘴使用的时间加长时，切割质量随着喷嘴孔阻塞而变差。孔由于等离子电极所烧尽的材料的微小颗粒的沉积而阻塞。一般来说，对于等离子切割，行之有效的做法是替换掉喷嘴以及等离子电极。磨损或阻塞喷嘴孔不利地影响了等离子流的聚集和方向，从而损害切割产品的质量和垂直性。在使用时，等离子电极在其接触等离子电弧的地方处磨损。当使用电极时，取决于其类型，电极的磨损可达到至多3mm。电极所烧尽的一些材料沉积于喷嘴孔中，从而损害切割产品的质量和垂直性。随着其材料在其接触等离子电弧的点处逐渐地从电极烧尽，等离子电弧的长度会增加。在从电极烧尽2mm之后，等离子电弧长度增加了2mm，这对于等离子电弧参数具有不利影响，减少了等离子流的能量并且损害切割产品的切割质量和垂直性。从电极所烧尽并且沉积于喷嘴孔中的材料降低了喷嘴将离子化气体适当地聚集至等离子流中的能力，从而损害切割产品的质量和垂直性

已证实，通过扩大喷嘴孔，可减少喷嘴所暴露的热量，以及从电极所烧尽的材料沉积于喷嘴孔的壁上的量。然而，随着喷嘴孔的尺寸增大，等离子流的聚集将变差，从而减小切割的速度和厚度。为满足所需的切割性质，必需实现喷嘴孔的横截面(供等离子流穿过该喷嘴孔)达到至少70a/mm²负载。

如所设计，具有改善冷却、以及在冷却表面和供等离子流穿过的孔之间设置适当距离的缩小比例喷嘴，将可耐受该供等离子流穿过的孔的横截面的至多90a/mm²的聚集/负载。

此外，已证实，如果利用电镀来在其整个长度铺设0.008mm至0.012mm厚的镍和/或铬层，那么可改善缩小比例喷嘴的寿命。

此外，已证实，当修改等离子流所穿过的孔的形状时，可改善缩小比例喷嘴的性质。这种解决方案的细节示出于例如图5中。图5示出了液冷式双气体等离子炬的喷嘴。等离子流所穿过的孔为发散的。在等离子流的方向v上，发散喷嘴孔在其最窄点之后加宽。这种设计基于德拉瓦勒喷嘴(或会聚-发散喷嘴)。区域x为喷嘴的会聚部分，其中区域y为喷嘴的发散部分。在喷嘴的会聚部分中，电弧的能量用于使压缩气体离子化，该压缩气体由于电弧的能量而离解。离子化气体在其穿过喷嘴的最窄点时进行凝聚/聚集。在区域y中，等离子流已聚集，其中其体积由于离解过程而扩展。通过放大发散孔，创建了用于扩散等离子流的合适条件，从而减小等离子流和发散孔的喷嘴壁之间的摩擦力。这样，减少了电极所烧尽的材料在发散孔的壁上的沉积，并且减少了等离子电弧的废热。这意味着等离子喷嘴在发散孔中的热量较少。

随后，执行一些实际测试以确定优选角度a°，孔在等离子流的方向v上在最窄点之后以该角度a°锥形地扩展。得出结论，角度a°应优选地在0.5°至3°的范围内，取决于锥形扩展的长度和等离子气体压力。在0.5°和3°之间，当相比于具有圆柱形孔的喷嘴时，沉积于发散孔的表面上的从电极所烧尽材料将更少，并且等离子电弧的能量由于减小热损失也将变大。

对于260a电流负载的喷嘴，图5所示，以等于2°的角度a°实现了最佳结果。当相比于具有圆柱形孔的相同喷嘴时，已显示，由铜合金cu-ofcw008a/en13601所制成并且装配有发散孔的这种喷嘴的寿命平均延长42％，同时至少维持相同切割质量。利用电镀来沿着表面铺设0.008mm至0.012mm厚的镍和/或铬层，已进一步延长了喷嘴寿命。

根据所提交发明，基于电流负载，存在两组缩小比例喷嘴。第一组包括用于负载在15a至130a范围内的喷嘴。第二组包括用于电流负载在130a以上的喷嘴。这种分类的原因在于孔101和121的表面上的不同热负载。对于孔101和121以及至多130a的负载，它们的直径和体积之间的比率在3:1至6:1的范围内。对于孔101和121以及高于130a的负载，它们的直径和体积之间的比率在1.8:1至3:1的范围内。这要求15a至130a电流负载的发散喷嘴有不同的设计，以及130a以上电流负载的发散喷嘴有不同的设计。

横截面(等离子束投影)处的等离子流聚集和电流负载对于实现所凝聚等离子流的所需切割性质为重要的。当测试缩小比例喷嘴的不同变型时，已表明，当穿过孔101或121时，优选聚集的范围为80a至85a/mm²(孔101或121的最小横截面)。在本聚集下，等离子流所包括的95％以上的气体在距离l1处进行离子化，并且孔101和121的壁上的热负载未超出材料的结构限值。

除了上文所述的电流负载方面之外，喷嘴还可基于所采用冷却方法而分类为直接冷却喷嘴和间接冷却喷嘴。关于放出等离子流的孔的设计，喷嘴可分类为具有发散孔的喷嘴和具有圆柱形孔的喷嘴。

上文所述各组中的喷嘴还可装配有若干个侧孔，优选为两个或三个，以将一些等离子气体放出。

上述各组中的喷嘴可以电镀0.008mm至0.012mm厚的镍或铬层。

喷嘴的内部空间包括两个区域：区域x和区域y。区域x覆盖喷嘴的会聚部分，而区域y覆盖喷嘴的发散部分。在喷嘴的会聚部分中，电弧的能量用于使加压气体离子化，从而使之离解。在此，所形成的等离子流远离缩小比例喷嘴的表面至多7.1mm。缩小比例喷嘴上的热量在区域x中为低的。在区域y中，等离子流聚集，并且所离解的压缩气体的其余部分离子化。在该区域中，压缩等离子流接触缩小比例喷嘴的表面。缩小比例喷嘴上的热量在区域y中为极高的。

区域x和区域y具有组合长度l1。数值l1表示在等离子气体离开缩小比例喷嘴之前使之充分地离解所必需的距离。

对于通过液冷剂来直接地冷却并且装配有发散孔的缩小比例喷嘴，实验表明，优选长度l1等于直径d1数值的4.5倍至5.0倍。

对于通过液冷剂来间接地冷却并且装配有发散孔的缩小比例喷嘴，实验表明，优选长度l1等于直径d1数值的5.2倍至5.7倍。

对于通过液冷剂来直接地冷却并且装配有圆柱形孔的缩小比例喷嘴，实验表明，优选长度l1等于直径d1数值的4.75倍至5.25倍。

对于通过液冷剂来间接地冷却并且装配有圆柱形孔的缩小比例喷嘴，实验表明，优选长度l1等于直径d1数值的5.7倍至6.2倍。

对于通过液冷剂来直接地冷却并且装配有发散孔的缩小比例喷嘴，区域y相比于区域x为较长的。这些喷嘴类型得益于，等离子气体主要在区域y中(即，在发散区域中)进行离解。这导致等离子流的较大聚集，和输出端处的较大等离子速度。实验表明，对于通过液冷剂来直接地冷却并且装配有发散孔的缩小比例喷嘴，区域y的优选长度等于直径d1数值的2.8倍至3.2倍，并且等于长度l1数值的60％至70％。

对于通过液冷剂来间接地冷却并且装配有发散孔的缩小比例喷嘴，区域y相比于区域x为较短的。对于这些喷嘴类型，优选地，等离子气体离解主要发生于区域x。这样，可实现等离子气体的必要离解，同时未过度加热缩小比例喷嘴。实验表明，对于通过液冷剂来间接地冷却并且装配有发散孔的缩小比例喷嘴，区域y的优选长度等于直径d1数值的2.3倍至2.8倍，并且等于长度l1数值的40％至50％。

对于通过液冷剂来直接地冷却并且装配有圆柱形孔的缩小比例喷嘴，区域y的长度与区域x的长度相同。对于这些喷嘴类型，可能并优选地，在区域x和区域y两者中发生均匀的等离子气体离解。这导致等离子流的较大聚集和输出端处的较大等离子速度。实验表明，对于通过液冷剂来直接地冷却并且装配有发散孔的缩小比例喷嘴，区域y的优选长度等于直径d1数值的2.25倍至2.75倍，并且等于长度l1数值的45％至55％。

对于通过液冷剂来间接地冷却并且装配有圆柱形孔的缩小比例喷嘴，区域y相比于区域x为较短的。对于这些喷嘴类型，优选地，等离子气体离解主要发生于区域x。这样，可实现等离子气体的必要离解，同时未过度加热缩小比例喷嘴。实验表明，对于通过液冷剂来间接地冷却并且装配有圆柱形孔的缩小比例喷嘴，区域y的优选长度等于直径d1数值的1.6倍至2.2倍，并且等于长度l1数值的30％至40％。

为将缩小比例喷嘴连接至液冷式双气体等离子炬，已开发合适转接器。本转接器制造成使得缩小比例喷嘴装配于其前端。缩小比例喷嘴和转接器之间的连接以柔性密封件来密封，以防止气体或液体的穿过。缩小比例喷嘴和转接器之间的连接为可自由拆卸的。在将缩小比例喷嘴插入转接器中之后，缩小比例喷嘴利用柔性密封件固定于转接器，该柔性密封件位于缩小比例喷嘴与转接器匹配的位置处。因此，即使当放置于垂直位置时，缩小比例喷嘴不会由于其自有重量而从转接器脱落。缩小比例喷嘴以喷嘴保持器固定于等离子炬中，该等离子炬在安装表面处邻接该缩小比例喷嘴。在不存在该安装表面的情况下，缩小比例喷嘴无法附接至等离子炬。转接器形状设计成用于插入至炬体中，并且在转接器附接至该炬的位置处装配有额外密封件。转接器未接触等离子电弧。有鉴于此，转接器可由具有较低热稳定性的材料(诸如黄铜)制成。

一般来讲，当相比于根据技术现状的较大尺寸的等同等离子喷嘴时，根据本发明的缩小比例喷嘴减少了其自身的材料需求，喷嘴的成本已被设法降低。另外，已开发的转接器因为其设计防止了磨损，所以可被重复使用。

附图说明

本发明的额外细节提供于附图中，其中：

图1示出了根据us-5,317,126已知的技术现状的喷嘴；

图2示出了根据ep2104739已知的技术现状的喷嘴；

图3示出了根据ep1531652已知的技术现状的喷嘴；

图4示出了具有缩小比例喷嘴的液冷式双气体炬的剖视图，示出了转接器和缩小比例喷嘴至等离子炬中的装配；

图5示出了设计用于液冷式双气体等离子炬中的260a负载的缩小比例喷嘴的剖视图，其中该喷嘴通过液冷剂来直接地冷却并且装配有发散孔；

图6示出了设计用于液冷式双气体等离子炬中的260a负载的缩小比例喷嘴的剖视图，其中该喷嘴通过液冷剂来间接地冷却并且装配有发散孔；

图7c示出了设计用于液冷式双气体等离子炬中的260a负载的另一缩小比例喷嘴设计的剖视图，其中该喷嘴通过液冷剂来直接地冷却并且装配有发散孔；

图7d示出了设计用于液冷式双气体等离子炬中的130a负载的另一缩小比例喷嘴设计的剖视图，其中该喷嘴通过液冷剂来直接地冷却并且装配有发散孔；

图7e示出了设计用于液冷式双气体等离子炬中的30a负载的缩小比例喷嘴的剖视图，其中该喷嘴通过液冷剂来直接地冷却并且装配有圆柱形孔；

图7f示出了设计用于液冷式双气体等离子炬中的30a负载的另一缩小比例喷嘴设计的剖视图，其中该喷嘴通过液冷剂来直接地冷却并且装配有圆柱形孔；

图8g示出了设计用于液冷式双气体等离子炬中的30a负载的缩小比例喷嘴的剖视图，其中该喷嘴通过液冷剂来间接地冷却并且装配有圆柱形孔；

图8h示出了设计用于液冷式双气体等离子炬中的130a负载的另一缩小比例喷嘴设计的剖视图，其中该喷嘴通过液冷剂来间接地冷却并且装配有圆柱形孔；

图9a示出了转接器的剖视图，该转接器设计用于将缩小比例喷嘴装配至等离子炬中；

图9b示出了另一转接器的剖视图，该另一转接器设计用于将缩小比例喷嘴装配至等离子炬中；

图9c示出了另一转接器的剖视图，该另一转接器设计用于将缩小比例喷嘴装配至等离子炬中；

图9d示出了另一转接器的剖视图，该另一转接器设计用于将缩小比例喷嘴装配至等离子炬中；

图9e示出了另一转接器的剖视图，该另一转接器设计用于将缩小比例喷嘴装配至等离子炬中；

图9f示出了另一转接器的剖视图，该另一转接器设计用于将缩小比例喷嘴装配至等离子炬中；

图10示出了根据图5的缩小比例喷嘴和其转接器的组合，与根据已知技术现状的喷嘴相比；

图11示出了根据图6的缩小比例喷嘴和其转接器的组合，与根据已知技术现状的喷嘴相比；

图12示出了根据图7c的缩小比例喷嘴和其转接器的组合，与根据已知技术现状的喷嘴相比；

图13示出了根据图7d的缩小比例喷嘴和其转接器的组合，与根据已知技术现状的喷嘴相比；

图14示出了根据图7d的缩小比例喷嘴和另一转接器的组合，与根据已知技术现状的喷嘴相比；

图15示出了根据图7e的缩小比例喷嘴和其转接器的组合，与根据已知技术现状的喷嘴相比；

图16示出了根据图7f的缩小比例喷嘴和其转接器的组合，与根据已知技术现状的喷嘴相比；

图17示出了根据图8g的缩小比例喷嘴和其转接器的组合，与根据已知技术现状的喷嘴相比；和

图18示出了根据图8h的缩小比例喷嘴和其转接器的组合，与根据已知技术现状的喷嘴相比。

具体实施方式

实施例1

用于260a负载的根据图5和图10的缩小比例喷嘴100设计用于液冷式双气体等离子炬。在本炬中，喷嘴通过液冷剂直接地冷却。液体冷却了电极和炬体。

在喷嘴100中，存在孔101，等离子流沿方向v穿过孔101。孔101为发散的，并且沿等离子流的方向v扩展。孔101在点105处为锥形形状，在点106处为弧形形状，并且在点108处为椭圆形状。在其最窄部段104之后，孔101在等离子流的方向v上以等于2°的角度a°扩展。

在区域x中，电弧的能量用于使加压气体离子化，从而使之离解。离子化气体在其穿过最窄点104时进行凝聚/聚集。在区域y中，等离子流已聚集，其中其体积由于离解过程而扩展。孔101的结束端处的直径d4大于在其开始端处的直径d1。因为孔101沿方向v扩展，所以等离子流在壁上的摩擦力在点105、106和108处得以减小。此外，等离子电弧热损失在点105、106和108处已减小，并且喷嘴100在相同地方的热暴露也减少。

区域x为3mm长，而区域y为6mm长。在其开始端处，孔101具有2.0mm的直径d1。区域y的长度和直径d1之间的比率为3:1。长度l1等于4.5倍的直径d1。

喷嘴100配备有安装表面110以用于插入转接器200中。喷嘴100包括密封件109，密封件109防止液体和气体穿过喷嘴100和转接器200之间的连接部。

喷嘴100通过液冷剂在其表面103上进行冷却。冷却表面103和孔101的开始端之间的距离l2为4.77mm，而冷却表面103和孔101的结束端之间的距离l3为8.68mm。喷嘴100还包括3个孔102以将一些等离子气体放出至保护气体中。

喷嘴100通过根据图9a的转接器200连接至等离子炬300，等离子炬300由cuzn40pb2/encw617n制成。在其侧部202上，转接器200提供有底座以用于喷嘴100的插入，而在其侧部201上，转接器200提供有成形物以用于插入炬300的本体中，并且其还提供有密封件209，密封件209处于转接器200附接至炬300的点处。喷嘴100和转接器200之间的连接部为可自由拆卸的，其中密封件109放置于这些部分之间以防止液体和气体穿过喷嘴100和转接器200之间的连接部。密封件109为喷嘴100的一部分。密封件109可放置于喷嘴100和转接器200之间的任何接触区域。

实施例2

用于260a负载的根据图6和图11的缩小比例喷嘴120设计用于液冷式双气体等离子炬。在本炬中，等离子喷嘴通过液冷剂间接地冷却。液体冷却了电极和炬体。

在喷嘴120中，存在孔101，等离子流沿方向v穿过孔101。孔101为发散的，并且沿等离子流的方向v扩展。孔101在点105处为锥形形状，在点106处为弧形形状，并且在点108处为椭圆形状。在其最窄部段104之后，孔101在等离子流的方向v上以等于2°的角度a°扩展。

在区域x中，电弧的能量用于使加压气体离子化，从而使之离解。等离子气体在其穿过最窄点104时进行凝聚/聚集。在区域y中，等离子流已聚集，其中其体积由于离解过程而扩展。孔101的结束端处的直径d4大于在其开始端处的直径d1。因为孔101沿方向v扩展，所以等离子流在壁上的摩擦力在点105、106和108处得以减小。此外，等离子电弧热损失在点105、106和108处已减小，喷嘴120在相同地方的热暴露也减少。

区域x为6mm长，而区域y为5mm长。在其开始端处，孔101具有2.0mm的直径d1。区域y的长度和直径d1之间的比率为2.5:1。长度l1等于5.5倍的直径d1。

喷嘴120提供有安装表面110以用于插入转接器200中，并且提供有表面123，在该表面123喷嘴120接触转接器200。喷嘴120通过表面123来冷却，其中冷却器转接器200从加热器喷嘴120接收热量。实验表明，表面123的最小必要面积为每安培0.80mm²。喷嘴120包括密封件109，密封件109防止液体和气体穿过喷嘴100和转接器200之间的连接部。

喷嘴120通过根据图9b的转接器200连接至等离子炬300，等离子炬300由cuzn40pb2/encw617n制成。在其侧部202上，转接器200提供有底座以用于喷嘴100的插入，而在其侧部201上，转接器200提供有成形物以用于插入炬300的本体中，并且其还提供有密封件209，密封件209处于转接器200附接至炬300的点处。喷嘴100和转接器200之间的连接部为可自由拆卸的，其中密封件109放置于这些部分之间以防止液体和气体的穿过。密封件109为喷嘴100的一部分。密封件109可放置于喷嘴100和转接器200之间的任何接触区域。

实施例3

用于260a负载的根据图7c和图12的缩小比例喷嘴100设计用于液冷式双气体等离子炬。在本炬中，喷嘴通过液冷剂直接地冷却。液体冷却了电极和炬体。

在喷嘴100中，存在孔101，等离子流沿方向v穿过孔101。孔101为发散的，并且沿等离子流的方向v扩展。孔101在点105处为锥形形状，在点106处为弧形形状，并且在点108处为椭圆形状。在其最窄部段104之后，孔101在等离子流的方向v上以等于2°的角度a°扩展。

区域x为喷嘴的会聚部分，其中区域y为喷嘴的发散部分。在区域x中，电弧的能量用于使加压气体离子化，从而使之离解。等离子气体在其穿过最窄点104时进行凝聚/聚集。在区域y中，等离子流已聚集，其中其体积由于离解过程而扩展。孔101的结束端处的直径d4大于在其开始端处的直径d1。因为孔101沿方向v扩展，所以等离子流在喷嘴100的壁上的摩擦力在点105、106和108处得以减小。这样一来，已实现的是，电极所烧尽的材料在喷嘴100的壁上的点105、106和108处沉积减少了。此外，等离子电弧在点105、106和108处的热损失已减小，喷嘴100在相同地方的热暴露也减少。

区域x为3mm长，而区域y为6mm长。在其开始端处，孔101具有2.0mm的直径d1。区域y的长度和直径d1之间的比率为3:1。长度l1等于4.5倍的直径d1。

喷嘴100配备有安装表面110以用于转接器200的插入。

喷嘴100通过液冷剂在其表面103上进行冷却。冷却表面103和孔101的开始端之间的距离l2为4.62mm，而冷却表面103和孔101的结束端之间的距离l3为8.74mm。

喷嘴100通过根据图9e的转接器200连接至等离子炬300，等离子炬300由cuzn40pb2/encw617n制成。在其侧部202上，转接器200提供有底座以用于喷嘴100的插入，而在其侧部201上，转接器200提供有成形物以用于插入炬300的本体中，并且其还提供有密封件209，密封件209处于转接器200附接至炬300的点处。喷嘴100和转接器200之间的连接部为可自由拆卸的，其中密封件109放置于这些部分之间以防止液体和气体穿过喷嘴100和转接器200之间的连接部。密封件109可放置于喷嘴100和转接器200之间的任何接触区域。

实施例4

用于130a负载的根据图7d和图13的缩小比例喷嘴100设计用于液冷式双气体等离子炬。在本炬中，喷嘴通过液冷剂直接地冷却。液体冷却了电极和炬体。

在喷嘴100中，存在孔101，等离子流沿方向v穿过孔101。孔101为发散的，并且沿等离子流的方向v扩展。孔101在点105处为锥形形状，在点106处为弧形形状，并且在点108处为椭圆形状。在其最窄部段104之后，孔101在等离子流的方向v上以等于2°的角度a°扩展。

区域x为喷嘴的会聚部分，其中区域y为喷嘴的发散部分。在区域x中，电弧的能量用于使加压气体离子化，从而使之离解。离子化气体在其穿过最窄点104时进行凝聚/聚集。在区域y中，等离子流已聚集，其中其体积由于离解过程而扩展。孔101的结束端处的直径d4大于在其开始端处的直径d1。因为孔101沿方向v扩展，所以等离子流在喷嘴100的壁上的摩擦力在点105、106和108处得以减小。这样一来，已实现的是，电极所烧尽的材料在喷嘴100的壁上的点105、106和108处沉积减少了。此外，等离子电弧在点105、106和108处的热损失已减小，喷嘴100在相同地方的热暴露也减少。

区域x为2.1mm长，而区域y为4.2mm长。在其开始端处，孔101具有1.4mm的直径d1。区域y的长度和直径d1之间的比率为3:1。长度l1等于4.5倍的直径d1。

喷嘴100配备有安装表面110以用于转接器200的插入。喷嘴100包括密封件109，密封件109防止液体和气体穿过喷嘴100和转接器200之间的连接部。

喷嘴100通过液冷剂在其表面103上进行冷却。冷却表面103和孔101的开始端之间的距离l2为4.75mm，而冷却表面103和孔101的结束端之间的距离l3为7.02mm。

喷嘴100充分地电镀有厚度为0.008mm至0.012mm厚的铬层。

喷嘴100通过转接器200连接至等离子炬300，等离子炬300由cuzn40pb2/encw617n制成。本实施例所采用的转接器200为根据图9d的“d”型。在其侧部202上，转接器200提供有底座以用于喷嘴100的插入，而在其侧部201上，转接器200提供有成形物以用于插入炬300的本体中，并且其还提供有密封件209，密封件209处于转接器200附接至炬300的点处。喷嘴100和转接器200之间的连接部为可自由拆卸的，其中密封件109放置于这些部分之间以防止液体和气体穿过喷嘴100和转接器200之间的连接部。密封件109可放置于喷嘴100和转接器200之间的任何接触区域。

实施例5

根据图7d和图14的缩小比例喷嘴100(与实施例4的喷嘴相同)具有一个不同点：替代额外电镀的铬层，其镀有厚度为0.008mm至0.012mm的镍层。

喷嘴100通过转接器200连接至等离子炬300，等离子炬300由cuzn40pb2/encw617n制成。本实施例所采用的转接器200为根据图9f的“f”型。在其侧部202上，转接器200提供有底座以用于喷嘴100的插入，而在其侧部201上，转接器200提供有成形物以用于插入炬300的本体中，并且其还提供有密封件209，密封件209处于转接器200附接至炬300的点处。喷嘴100和转接器200之间的连接部为可自由拆卸的，其中密封件109放置于这些部分之间以防止液体和气体穿过喷嘴100和转接器200之间的连接部。密封件109可放置于喷嘴100和转接器200之间的任何接触区域。

实施例6

用于30a负载的根据图7e和图15的缩小比例喷嘴100设计用于液冷式双气体炬。在本炬中，等离子喷嘴通过液冷剂直接地冷却。液体冷却了电极和炬体。

等离子流沿方向v穿过喷嘴100的孔121。孔121具有圆柱形形状。在孔121中，电弧的能量用于使压缩气体离子化，该压缩气体由于电弧的能量而离解。离子化气体在进入孔121时进行凝聚/聚集。

区域x为1.6mm长，而区域y为1.6mm长。在其开始端处，孔121具有0.65mm的直径d1。区域y的长度和直径d1之间的比率为2.46:1。长度l1等于4.92倍的直径d1。

喷嘴100配备有安装表面110以用于插入转接器200中。喷嘴100包括密封件109，密封件109防止液体和气体穿过喷嘴100和转接器200之间的连接部。

喷嘴100通过液冷剂在其表面103上进行冷却。冷却表面103和孔121的开始端之间的距离l2为5.14mm，而冷却表面103和孔121的结束端之间的距离l3为6.48mm。

喷嘴100通过根据图9a的转接器200连接至等离子炬300，等离子炬300由cuzn40pb2/encw617n制成。在其侧部202上，转接器200提供有底座以用于喷嘴100的插入，而在其侧部201上，转接器200提供有成形物以用于炬300的本体的插入，并且其还提供有密封件209，密封件209处于转接器200附接至炬300的点处。喷嘴100和转接器200之间的连接部为可自由拆卸的，其中密封件109放置于这些部分之间以防止液体和气体穿过该连接部。密封件109为喷嘴100的一部分。密封件可放置于喷嘴100和转接器200之间的任何接触区域。

实施例7

用于130a负载的根据图7f和图16的缩小比例喷嘴100设计用于液冷式双气体等离子炬。在本炬中，等离子喷嘴通过液冷剂直接地冷却。液体冷却了电极和炬体。

等离子流沿方向v穿过喷嘴100的孔121。孔121具有圆柱形形状。在喷嘴100的圆柱形部分中，电弧的能量用于使压缩气体离子化，该压缩气体由于电弧的能量而离解。离子化气体在进入孔121时进行凝聚/聚集。

区域x为3.6mm长，而区域y为3.6mm长。孔121的直径为1.45mm。区域y的长度和孔121的直径之间的比率为2.5:1。长度l1等于孔121的直径的5倍。

喷嘴100配备有安装表面110以用于插入转接器200中。

喷嘴100在其表面103上通过液体来冷却，其中冷却表面103和孔121的开始端之间的距离l2为4.73mm，而冷却表面103和孔101的结束端之间的距离l3为7.05mm。喷嘴100还包括3个孔102以将一些等离子气体放出至保护气体中。

喷嘴100通过根据图9c的转接器200连接至等离子炬300，等离子炬300由cuzn40pb2/encw617n制成。在其侧部202上，转接器200提供有底座以用于喷嘴100的插入，而在其侧部201上，转接器200提供有成形物以用于插入炬300的本体中，并且其还提供有密封件209，密封件209处于转接器200附接至炬300的点处。密封件109放置于喷嘴100和转接器200之间的可自由拆卸连接部处以防止液体和气体的穿过。密封件109为转接器200的一部分。密封件109可放置于喷嘴100和转接器200之间的任何接触区域。

实施例8

用于30a负载的根据图8g和图17的缩小比例喷嘴120设计用于液冷式双气体等离子炬。在本炬中，等离子喷嘴未通过液冷剂直接地冷却。液体冷却了电极和炬体。

等离子流沿方向v穿过喷嘴120的孔121。孔121具有圆柱形形状。在喷嘴120的圆柱形部分中，电弧的能量用于使压缩气体离子化，该压缩气体由于电弧的能量而离解。离子化气体在进入孔121时进行凝聚/聚集。

区域x为6.86mm长，而区域y为1.4mm长。孔121的直径为0.7mm。区域y的长度和孔121的直径之间的比率为2:1。长度l1等于11.8倍的孔121的直径。

喷嘴120提供有安装表面110以用于插入转接器200中，并且有表面123，其中喷嘴120接触转接器200。喷嘴120通过表面123来冷却，其中冷却器转接器200从加热器喷嘴120接收热量。实验表明，表面123的最小必要面积为每安培7.45mm²。喷嘴120包括密封件109，密封件109防止气体穿过喷嘴120和转接器200之间的连接部。喷嘴120还包括两个孔102以将一些等离子气体放出至保护气体中。

喷嘴120通过根据图9b的转接器200连接至等离子炬300，等离子炬300由cuzn40pb2/encw617n制成。在其侧部202上，转接器200提供有底座以用于喷嘴100的插入，而在其侧部201上，转接器200提供有成形物以用于插入炬300的本体中，并且其还提供有密封件209，密封件209处于转接器200附接至炬300的点处。密封件109放置于喷嘴120和转接器200之间的可自由拆卸连接部处以防止液体和气体的穿过。密封件109为喷嘴120的一部分。密封件109可放置于喷嘴120和转接器200之间的任何接触区域。

实施例9

用于130a负载的根据图8h和图18的缩小比例喷嘴120设计用于液冷式双气体等离子炬。在本炬中，等离子喷嘴未通过液冷剂直接地冷却。液体冷却了电极和炬体。

等离子流沿方向v穿过喷嘴120的孔121。孔121具有圆柱形形状。在喷嘴120的圆柱形部分中，电弧的能量用于使压缩气体离子化，该压缩气体由于电弧的能量而离解。离子化气体在进入孔121时进行凝聚/聚集。

区域x为5.6mm长，而区域y为2.8mm长。孔12的直径为1.4mm。区域y的长度和孔121的直径之间的比率为2.0:1。长度l1等于6.0倍的直径d1。

喷嘴120提供有安装表面110以用于插入转接器200中，并且提供有表面123，其中喷嘴120接触转接器200。喷嘴120通过表面123来冷却，其中冷却器转接器200从加热器喷嘴120接收热量。实验表明，表面123的最小必要面积为每安培1.72mm²。喷嘴120包括密封件109，密封件109防止液体和气体穿过喷嘴120和转接器200之间的连接部。

喷嘴120通过根据图9b和图18的转接器200连接至等离子炬300，等离子炬300由cuzn40pb2/encw617n制成。在其侧部202上，转接器200提供有底座以用于喷嘴120的插入，而在其侧部201上，转接器200提供有成形物以用于插入炬300的本体中，并且其还提供有密封件209，密封件209处于转接器200附接至炬300的点处。密封件109放置于喷嘴120和转接器200之间的可自由拆卸连接部处以防止液体和气体的穿过。密封件109为喷嘴120的一部分。密封件109可放置于喷嘴120和转接器200之间的任何接触区域。

为将由根据所提交发明的缩小比例喷嘴所实现的效应与市售喷嘴(技术现状)的相比较，已经试验了一系列的比较实施例，列举如下。

比较实施例1

为测试260a负载的缩小比例喷嘴100，利用了根据图5和图10的“a”型缩小比例等离子喷嘴100。喷嘴100具有15.70mm的外径d2，而设计符合us-5,317,126的市售喷嘴11(公司的hpr400)具有26.85mm的外径。喷嘴100由cu-ofcw008/en13601制成，并且相比于由cutepcw118c所制成的市售喷嘴11，其在260a的负载下的平均寿命延长了42％。

本实验所采用的转接器200为根据图9a的“a”型。当喷嘴100在其最大应变部段的点111处发生磨损之后，必须以全新喷嘴100替换磨损喷嘴100。转接器200无磨损。即使在在消耗了20个喷嘴100之后，转接器200仍可以继续执行其功能。喷嘴100耐受孔101的横截面的集中负载为82.8a/mm²。在将20个260a负载的喷嘴11的制造成本与20个260a负载的“a”型缩小比例喷嘴100加上1件“a”型转接器200的制造成本相比较时，据表明，对于根据所提交发明的解决方案，材料消耗减少了75.5％并且制造时间减少了5％。

比较实施例2

为测试260a负载的缩小比例喷嘴120，利用了根据图6和图11的“b”型缩小比例等离子喷嘴120。喷嘴120具有22.80mm的外径d2，而市售喷嘴12(公司的hpr)具有32.80mm的外径。喷嘴120由cu-ofcw008/en13601制成，并且相比于由cutepcw118c所制成的市售喷嘴12，其在260a的负载下的平均寿命延长了36％。

本实验所采用的转接器200为根据图9b的“b”型。当喷嘴120在其最大应变部段的点111处发生磨损之后，必须以全新喷嘴120替换磨损喷嘴120。转接器200无磨损。即使在消耗了20个喷嘴120之后，转接器200仍可以继续执行其功能。喷嘴120耐受孔101的横截面的集中负载为82.8a/mm²。在将20个260a负载的喷嘴12的制造成本与20个260a负载的“b”型缩小比例喷嘴100加上1件“b”型转接器200的制造成本相比较时，据表明，对于根据所提交发明的解决方案，材料消耗减少了67％并且制造时间减少了45％。

比较实施例3

为测试260a负载的缩小比例喷嘴100，利用了根据图7c和图12的“c”型缩小比例等离子喷嘴100。喷嘴100具有16.70mm的最大外径d2，而市售喷嘴13(公司的hpr400)具有26.85mm的外径。喷嘴100由cu-ofcw008a/en13601制成，并且相比于由cutepcw118c所制成的市售喷嘴13，其在260a的负载下的平均寿命延长了38％。

本实验所采用的转接器200为根据图9e的“e”型。当喷嘴100在其最大应变部段的点111处发生磨损之后，必须以全新喷嘴100替换磨损喷嘴100。转接器200无磨损。即使在消耗了20个喷嘴100之后，转接器200仍可以继续执行其功能。喷嘴100耐受孔101的横截面的集中负载为82.8a/mm²。在将20个260a负载的喷嘴13的制造成本与20个260a负载的“c”型缩小比例喷嘴100加上1件“e”型转接器200的制造成本相比较时，据表明，对于根据所提交发明的解决方案，材料消耗减少了72.8％并且制造时间减少了20.5％。

比较实施例4

为测试130a负载的缩小比例喷嘴100，利用了根据图7d和图13的“d”型缩小比例等离子喷嘴100。喷嘴100具有14.10mm的最大外径d2，而市售喷嘴14(公司的hpr)具有28.45mm的外径。喷嘴100由cu-ofcw008a/en13601制成，并且相比于由cutepcw118c所制成的市售喷嘴14，其在130a的负载下的平均寿命延长了52％。在利用电镀涂覆了厚度为0.008mm至0.012mm的铬层之后，喷嘴100的寿命将额外延长62％。

本实验所采用的转接器200为根据图9d和图13的“d”型。当喷嘴100在其最大应变部段的点111处发生磨损之后，必须以全新喷嘴100替换磨损喷嘴100。转接器200无磨损。即使在消耗了20个喷嘴100之后，转接器200仍可以继续执行其功能。喷嘴100耐受孔101的横截面的集中负载为84.5a/mm²。在将20个130a负载的喷嘴14的制造成本与20个130a负载的“d”型缩小比例喷嘴100加上1件“d”型转接器200的制造成本相比较时，据表明，对于根据所提交发明的解决方案，材料消耗减少了85％并且制造时间减少了54％。

比较实施例5

为测试130a负载的缩小比例喷嘴100，利用了根据图7d和图14的“d”型缩小比例等离子喷嘴100。喷嘴100具有14.10mm的最大外径d2，而市售喷嘴15(公司的percut)具有24.0mm的外径。“d”型喷嘴100由cu-ofcw008a/en13601制成，并且相比于由cutepcw118c所制成的市售喷嘴15，其在130a的负载下的平均寿命延长了33％。在利用电镀涂覆厚度为0.008mm至0.012mm的镍层之后，喷嘴100的寿命将额外延长52％。

本实验所采用的转接器200为根据图9f和图14的“f”型。当喷嘴100在其最大应变部段的点111处发生磨损之后，必须以全新喷嘴100替换磨损喷嘴100。转接器200无磨损。，即使在消耗了20个喷嘴100之后，转接器200仍可以继续执行其功能。喷嘴100耐受孔101的横截面的集中负载为84.5a/mm²。在将20个130a负载的喷嘴15的制造成本与20个130a负载的“d”型缩小比例喷嘴100加上1件“f”型转接器200的制造成本相比较时，据表明，对于根据所提交发明的解决方案，材料消耗减少了75％并且制造时间减少了29％。

比较实施例6

为测试30a负载的缩小比例喷嘴100，利用了根据图7e和图15的“e”型缩小比例喷嘴100。这种类型的喷嘴100具有15.7mm的外径d2，而设计符合us-5,317,126的市售喷嘴16(公司的hpr)具有28.45m的外径。喷嘴100由cu-ofcw008a/en13601制成，并且相比于由cutepcw118c所制成的市售喷嘴15，其在30.0a的负载下的平均寿命延长了12％。

本实验所采用的转接器200为根据图9a和图15的“a”型。转接器200用于测试30a负载的缩小比例喷嘴。当喷嘴100在其最大应变部段的点111处发生磨损之后，必须以全新喷嘴100替换磨损喷嘴100。转接器200无磨损。即使在消耗了20个喷嘴100之后，转接器200仍可以继续执行其功能。喷嘴100耐受孔121的横截面的集中负载为30a/mm²。在将20个30a负载的喷嘴15的制造成本与20个30a负载的“e”型缩小比例喷嘴100加上1件“a”型转接器200的制造成本相比较时，据表明，对于根据本发明的解决方案，材料消耗减少了78％并且制造时间减少了51％。

比较实施例7

为测试130a负载的缩小比例喷嘴100，利用了根据图7f和图16的“f”型缩小比例喷嘴100。根据本发明的喷嘴100具有14.60mm的外径d2，而市售喷嘴17(公司的hpr400)具有26.85mm的最大外径。喷嘴100由cu-ofcw008a/en13601制成，并且在130a的负载下，其平均寿命与由cutepcw118c所制成的市售喷嘴17的平均寿命相同。

本实验所采用的转接器200为根据图9c的“c”型。当喷嘴100在其最大应变部段的点111处发生磨损之后，必须以全新缩小比例喷嘴100替换磨损喷嘴100。转接器200无磨损。即使在消耗了20个喷嘴100之后，转接器200仍可以继续执行其功能。喷嘴100耐受孔121的横截面的集中负载为82.0a/mm²。在将20个130a负载的喷嘴17的制造成本与20个130a负载的“f”型缩小比例喷嘴100加上1件“c”型转接器200的制造成本相比较时，据表明，对于根据本发明的解决方案，材料消耗减少了82.3％并且制造时间减少了42.2％。

比较实施例8

为测试30a负载的缩小比例喷嘴120，利用了根据图8g和图17的“g”型缩小比例喷嘴120。根据本发明的喷嘴120具有22.8mm的最大外径d2，而市售喷嘴18(公司的hp130-260)具有32.8mm的外径。喷嘴120由cu-ofcw008a/en13601制成，并且相比于由cutepcw118c所制成的市售喷嘴18，其平均寿命延长了15％。

本实验所采用的转接器200为根据图9b和图17的“b”型。当喷嘴120在其最大应变部段的点111处发生磨损之后，必须以全新缩小比例喷嘴替换磨损喷嘴120。转接器200无磨损。即使在消耗了20个喷嘴120之后，转接器200仍可以继续执行其功能。喷嘴120耐受孔121的横截面的集中负载为78.0a/mm²。在将20个30a负载的喷嘴18的制造成本与20个30a负载的“g”型缩小比例喷嘴120加上1件“b”型转接器200的制造成本相比较时，据表明，对于根据本发明的解决方案，材料消耗减少了69.5％并且制造时间减少了44.0％。

比较实施例9

为测试130a负载的缩小比例喷嘴120，利用了根据图8h和图18的“h”型缩小比例喷嘴120。根据本发明的喷嘴120具有22.8mm的最大外径d2，而市售喷嘴19(公司的hp130-260)具有32.8mm的外径。喷嘴120由cu-ofcw008a/en13601制成，并且其平均寿命与由cutepcw118c所制成的市售喷嘴19的平均寿命相同。在利用电镀涂覆厚度为0.008mm至0.012mm的镍层之后，喷嘴120的寿命将额外延长26％。

本实验所采用的转接器200为根据图9b和图18的“b”型。当喷嘴120在其最大应变部段的点111处发生磨损之后，必须以全新缩小比例喷嘴替换磨损喷嘴120。转接器200无磨损。即使在消耗了20个喷嘴120之后，转接器200仍可以继续执行其功能。喷嘴120耐受孔121的横截面的集中负载为84.5a/mm²。在将20个130a负载的喷嘴19的制造成本与20个130a负载的“h”型缩小比例喷嘴120加上1件“b”型转接器200的制造成本相比较时，据表明，对于根据本发明的解决方案，材料消耗减少了69.5％并且制造时间减少了45.4％。

附图标号列表

100由液冷剂直接地冷却的缩小比例喷嘴

101发散孔

102孔，设计成引走一些等离子气体

103液冷式表面

104孔的最窄点

105锥形形状点

106弧形形状点

108椭圆形状点

109缩小比例喷嘴和转接器之间的密封件

110用于将缩小比例喷嘴附接至等离子炬的安装表面

111喷嘴的最大应变部段

120由液冷剂间接地冷却的缩小比例喷嘴

121圆柱形孔

123冷却表面底座

x喷嘴的会聚部分

x喷嘴的发散部分

l1会聚部分和发散部分的组合长度

l2冷却表面103和最窄点104或孔121的开始端之间的距离

l3冷却表面103和孔101或121的结束端之间的距离

d1孔101或121的最小直径

d2缩小比例喷嘴的最大外径

d4发散孔101的结束端处的直径

d22在附接转接器之后的缩小比例喷嘴的最大外径

200转接器

201转接器200接触等离子炬300的位置

202缩小比例喷嘴100或120接触转接器的位置

209位置201处的转接器200和等离子炬300之间的密封件

300等离子炬

v等离子流的方向

a°位置105处的锥形角