一种直流引弧空气等离子切割机割炬的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种直流引弧空气等离子切割机割炬，属于切割设备【技术领域】。它解决了现有切割机引弧时会对周围电子设备产生干扰等技术问题。本割炬包括筒体和电极杆，筒体的下端固设有喷嘴，电极杆的下端具有电极，割炬还包括一个与电极杆同轴设置的气缸，气缸包括缸筒和滑动设置于该缸筒内的活塞，缸筒的下端插设于筒体内，电极杆的上端插接于该缸筒内且与活塞相固连，缸筒内还设置有分别与该缸筒的上端及活塞相连接的压簧；割炬还包括与缸筒相连通的进气管，电极杆上设置有当该电极杆向上移动后能够将缸筒内的气流引导至电极与喷嘴之间的导气结构。本割炬引弧时不会对周围电子设备产生干扰。
【专利说明】—种直流引弧空气等离子切割机割炬
【技术领域】
[0001]本实用新型属于切割设备【技术领域】，涉及一种直流引弧空气等离子切割机割炬。【背景技术】
[0002]目前，等离子弧切割一般有两种引弧方式:
[0003]1.接触式:即把与电极绝缘的喷嘴贴在工件(连接切割电源正极)上，然后把高频高压电流加到联接电源负端的电极上，使电极喷出电弧，电弧在电压、气压、磁场作用下形成等离子弧，通过大电流维持等离子弧稳定燃烧，然后稍抬高喷嘴(避免炽热的工件损坏喷嘴)，开始切割。这种切割方式多适用于小电流(小功率的切割机)。
[0004]2.转移弧式(维弧式):即把切割电源正极通过一定的电阻和继电器开关联接到喷嘴上，先把高频高压电流加到电极与喷嘴间，使得电极与喷嘴间形成电弧(由于有电阻限流，电弧较小，俗称小弧)，然后把喷嘴靠近直接联接电源正极的工件上，电极与工件间便形成能量更大的电弧，电弧被压缩后形成等离子弧，而喷嘴与电源正极的联接被断开，开始切割。
[0005]以上两种引弧方式具有一个共同点:即电极与喷嘴间具有1.5mm至3mm的空气间隙L，等离子弧切割电源输出的直流电压根据输出电流的不同一般小于300伏，300伏不能在空气间隙L上产生电弧。因此需要先用高频高压电流在空气间隙L上产生电弧，而后开始切割。高频高压电流具有较强辐射，容易对其它电子设备产生干扰。
[0006]为了解决上述问题， 申请人:于2012年5月7日向国家知识产权局申请了一项名称为直流引弧空气等离子切割机割炬(CN202527840U)的实用新型专利，该割炬包括固定铁芯、活动铁芯、电极和喷嘴，活动铁芯设置在固定铁芯下方，两者之间具有间隙，活动铁芯与固定铁芯之间设有弹簧，固定铁芯上缠绕有电感线圈，电感线圈的一端与电极连接，电极与活动铁芯连接，喷嘴套装在电极的底部并连接在固定铁芯上，喷嘴上设有绝缘套。上述割炬在接通切割电源前电极与喷嘴接触，引弧时，将工件与切割电源的正极连接，当接通切割电源并且喷嘴与工件接触时，切割电源输出电流在电感线圈产生的磁场使活动铁芯移动，活动铁芯同时带动电极移动，电极与喷嘴出现间隙的瞬间，微小的间隙极易产生电弧，同时电极与喷嘴间的电压由零升高到切割电压，电弧在电压、气压、磁场作用下形成等离子弧。
[0007]上述割炬在引弧时不需要高频高压电流加载到电极与喷嘴之间，只加载切割电源输出的直流电压即可实现引燃电弧，避免对其它电子设备产生干扰。但是， 申请人:在实际操作过程中发现，当电感线圈通电时会产生磁场，仍然存在干扰其它电子设备的隐患。
【发明内容】
[0008]本实用新型是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种直流引弧空气等离子切割机割炬，本实用新型所要解决的技术问题是:如何降低本切割机割炬引弧时对周围电子设备产生的干扰。
[0009]本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现:[0010]一种直流引弧空气等离子切割机割炬，所述割炬包括同轴设置的筒体和电极杆，所述筒体的下端固设有喷嘴，所述电极杆插接于筒体内且能够沿该筒体的长度方向移动，所述电极杆的下端还具有能够与所述喷嘴相抵靠的电极，其特征在于，所述割炬还包括一个与所述电极杆同轴设置的气缸，所述气缸包括缸筒和滑动设置于该缸筒内的活塞，所述缸筒的下端插设于所述筒体内，所述电极杆的上端插接于该缸筒内且与所述活塞相固连，所述缸筒内还设置有分别与该缸筒的上端及活塞相连接的压簧；所述割炬还包括与所述缸筒相连通的进气管，所述电极杆上设置有当该电极杆向上移动后能够将缸筒内的气流引导至所述电极与喷嘴之间的导气结构。
[0011]其工作原理如下:当采用接触式引弧时，将工件与切割电源的正极连接，未接通切割电源时，固定于电极杆下端的电极在压簧及活塞的作用下与喷嘴相抵靠。引弧时，将喷嘴与工件接触，接通切割电源，压缩空气从进气管进入缸筒，电源输出短路电流(切割电流)，缸筒内的气压增大使活塞克服压簧的弹力向上移动，并通过电极杆带动电极向上移动，电极与喷嘴之间的间隙L由Omm增大至1.0mm至1.5mm，微小的间隙极易产生电弧，其中，间隙L的大小可通过压缩气流的强度来控制。同时电极与喷嘴间的电压由零升高到切割电压。当活塞向上运动，带动电极向上运动，同时电极与喷嘴之间的间隙L由零开始增大，导气结构将缸筒内的气流引导至电极与喷嘴的之间的间隙L处，电弧在电压、气流、磁场作用下形成等离子弧。电弧的产生不需要高频高压电流加载到电极与喷嘴之间，只加切割电源输出的直流电压即可实现引燃电弧。与对比文件相比，本实用新型通过活塞的运动来带动电极上下运动，从而调节电极与喷嘴之间的间隙大小并实现引弧，不会出现电感线圈通电时会产生磁场的问题，也就能够避免电感线圈通电后对周围电子设备产生的电磁辐射干扰。
[0012]在上述的一种直流引弧空气等离子切割机割炬中，所述缸筒包括相连通的上筒体和下筒体，所述进气管与所述上筒体相连通，所述电极杆的上端和活塞均位于所述上筒体内，所述电极杆的侧壁与所述下筒体的内侧壁相贴靠。电极杆的侧壁与下筒体的内侧壁相贴靠，则上筒体可看作为一个气室，当进气管往上筒体内输送压缩气体时，上筒体内的气压增大使得活塞向上移动，从而带动电极杆向上移动，使电极与喷嘴之间的间隙L增大以实现引弧。
[0013]在上述的一种直流引弧空气等离子切割机割炬中，所述活塞的侧壁上开设有环形凹槽一，所述环形凹槽一内嵌接有一密封圈一，所述密封圈一与所述上筒体的内侧壁相抵靠并形成密封。活塞通过密封圈一与上筒体的内侧壁之间形成密封，提高两者之间的密封性，避免上筒体内的气流通过活塞流蹿至活塞的另一侧而使得活塞不能正常的往复移动。
[0014]在上述的一种直流引弧空气等离子切割机割炬中，所述筒体包括同轴设置的陶瓷绝缘套、固定螺丝和保护套，所述下筒体插接于所述陶瓷绝缘套内，且所述下筒体的外侧壁与所述陶瓷绝缘套的内侧壁之间形成一个环形空腔一；所述固定螺丝套设于所述陶瓷绝缘套上，所述保护套套设于所述固定螺丝上且与该固定螺丝螺纹连接，所述保护套内还同轴设置有一个固定套，所述固定套的外侧壁与所述保护套的内侧壁之间形成一个环形空腔二，所述固定套的下端与所述保护套的下端连为一体，所述喷嘴的上端插接于所述固定套内并与该固定套的上端相固连。设计有陶瓷绝缘套和保护套后，能够避免电流的泄露对人体造成伤害；设计有固定螺丝后，能够方便陶瓷绝缘套和保护套的拆装。
[0015]在上述的一种直流引弧空气等离子切割机割炬中，所述喷嘴内开设有一个喷腔，所述喷嘴的上端固连有一个与所述喷腔相连通的陶瓷套，所述陶瓷套的外侧壁与所述保护套的内侧壁之间形成一个环形空腔三；所述电极的上端与所述电极杆相固连，所述电极的下端同时插接于所述陶瓷套和喷腔内且能够与所述喷腔的底部相抵靠，且所述电极的外侧壁与所述陶瓷套的内侧壁之间形成一个环形空腔四，所述电极的外侧壁与所述喷腔的内侧壁之间形成一个环形空腔五。设计有陶瓷套后，避免切割时电流泄露对人体造成伤害，同时也能够保证等离子弧的稳定性。
[0016]在上述的一种直流引弧空气等离子切割机割炬中，所述导气结构包括若干条开设于所述电极杆的侧壁上的气槽，所述气槽呈长条状且气槽的长度方向与所述电极杆的长度方向一致，当所述电极杆向上移动后，所述气槽的上端能够与所述上筒体相连通；所述下筒体的侧壁上开设有若干个通孔一，所述通孔一的内端与所述气槽相连通，所述通孔一的外端与所述环形空腔一相连通，所述环形空腔一与所述环形空腔三相连通；所述陶瓷套的侧壁上开设有若干个通孔二，所述通孔二的外端与所述环形空腔三相连通，所述通孔二的内端与所述环形空腔四相连通，所述环形空腔四与所述环形空腔五相连通。引弧时，电极的下端与喷腔的底部相抵靠，当进气管向内输送压缩空气时，上筒体内的气压增大，使得活塞及电极杆向上移动，当电极杆向上移动一定程度后，电极杆上的气槽与上筒体相连通，上筒体内的压缩气体通过气槽进入通孔一内，并依次通过环形空腔一、环形空腔三、通孔二、环形空腔四和环形空腔五，最好流至电极与喷嘴之间的间隙处，形成气流以实现引弧；并且形成切割气流将熔渣喷落，同时对喷嘴的内部进行冷却。
[0017]在上述的一种直流引弧空气等离子切割机割炬中，所述喷嘴的外侧壁与所述固定套的内侧壁之间形成一个环形空腔六，所述固定套的侧壁上开设有若干个通孔三，所述通孔三的内端与所述环形空腔六相连通，所述通孔三的外端与所述环形空腔二相连通，所述环形空腔二与所述环形空腔三相连通。通过进气管进入的压缩气流，在流至环形空腔三内时，有一部分气流能够依次通过环形空腔二及通孔三最后流至环形空腔六处，对喷嘴的外部进行冷却。
[0018]在上述的一种直流引弧空气等离子切割机割炬中，所述上筒体的上端螺纹连接有一个与所述压簧同轴设置的调节螺丝，所述压簧的上端与所述调节螺丝相固连；所述下筒体的外侧壁上开设有环形凹槽二，所述环形凹槽二内嵌接有一密封圈二，所述密封圈二与所述陶瓷绝缘套的内侧壁相抵靠并形成密封。该调节螺丝即可视为缸筒的上端，操作者可通过调节该调节螺丝来调节电极与喷嘴相抵靠时弹簧所生产的弹力；缸筒的下筒体通过密封圈二与陶瓷绝缘套的内侧壁形成密封，能够提高两者之间的密封性，避免压缩气流进入环形空腔一时造成漏气。
[0019]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0020]1、本实用新型通过活塞的运动来带动电极上下运动，从而调节电极与喷嘴之间的间隙大小并实现引弧，不会出现电感线圈通电时会产生磁场的问题，也就能够避免电感线圈通电后对周围电子设备产生的电磁辐射干扰；
[0021]2、本实用新型中的压缩气流可将熔渣喷落，同时对喷嘴的内部和外部进行冷却。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是实施例中本割炬的结构示意图。[0023]图中，1、筒体；2、电极杆；3、喷嘴；4、电极；5、气缸；6、缸筒；7、活塞；8、进气管；
9、导气结构；10、上筒体；11、下筒体；12、环形凹槽一 ；13、密封圈一 ；14、陶瓷绝缘套；15、固定螺丝；16、保护套；17、环形空腔一 ；18、固定套；19、环形空腔二 ；20、喷腔；21、陶瓷套；22、环形空腔三；23、环形空腔四；24、环形空腔五；25、气槽；26、通孔一 ；27、通孔二 ；28、环形空腔六；29、通孔三；30、环形凹槽二 ；31、密封圈二 ；32、压簧；33、调节螺丝。
【具体实施方式】
[0024]以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
[0025]如图1所示，本割炬包括同轴设置的筒体I和电极杆2，筒体I的下端固设有喷嘴3，电极杆2插接于筒体I内且能够沿该筒体I的长度方向移动，电极杆2的下端还具有能够与喷嘴3相抵靠的电极4。具体来讲，筒体I包括同轴设置的陶瓷绝缘套14、固定螺丝15和保护套16，固定螺丝15套设于陶瓷绝缘套14上，保护套16套设于固定螺丝15上且与该固定螺丝15螺纹连接，保护套16内还同轴设置有一个固定套18，固定套18的外侧壁与保护套16的内侧壁之间形成一个环形空腔二 19，固定套18的下端与保护套16的下端连为一体，喷嘴3的上端插接于固定套18内并与该固定套18的上端相固连。
[0026]如图1所不,割炬还包括一个与电极杆2同轴设置的气缸5,气缸5包括缸筒6和滑动设置于该缸筒6内的活塞7,缸筒6的下端插设于筒体I内，电极杆2的上端插接于该缸筒6内且与活塞7相固连，割炬还包括与缸筒6相连通的进气管8。具体来讲，缸筒6包括相连通的上筒体10和下筒体11，进气管8与上筒体10相连通，电极杆2的上端和活塞7均位于上筒体10内，下筒体11插接于陶瓷绝缘套14内，且下筒体11的外侧壁与陶瓷绝缘套14的内侧壁之间形成一个环形空腔一 17，电极杆2的侧壁与下筒体11的内侧壁相贴靠。作为优选，活塞7的侧壁上开设有环形凹槽一 12，环形凹槽一 12内嵌接有一密封圈一 13，密封圈一 13与上筒体10的内侧壁相抵靠并形成密封。下筒体11的外侧壁上开设有环形凹槽二 30，环形凹槽二 30内嵌接有一密封圈二 31，密封圈二 31与陶瓷绝缘套14的内侧壁相抵靠并形成密封。缸筒6内还设置有分别与该缸筒6的上端及活塞7相连接的压簧32，具体来讲，上筒体10的上端螺纹连接有一个与压簧32同轴设置的调节螺丝33，压簧32的上端与调节螺丝33相固连。
[0027]如图1所示，喷嘴3内开设有一个喷腔20，喷嘴3的上端固连有一个与喷腔20相连通的陶瓷套21，陶瓷套21的外侧壁与保护套16的内侧壁之间形成一个环形空腔三22 ；电极4的上端与电极杆2相固连，电极4的下端同时插接于陶瓷套21和喷腔20内且能够与喷腔20的底部相抵靠，且电极4的外侧壁与陶瓷套21的内侧壁之间形成一个环形空腔四23，电极4的外侧壁与喷腔20的内侧壁之间形成一个环形空腔五24。
[0028]如图1所示，电极杆2上设置有当该电极杆2向上移动后能够将缸筒6内的气流引导至电极4与喷嘴3之间的导气结构9。作为优选，导气结构9包括若干条开设于电极杆2的侧壁上的气槽25,气槽25呈长条状且气槽25的长度方向与电极杆2的长度方向一致，当电极杆2向上移动后，气槽25的上端能够与上筒体10相连通；下筒体11的侧壁上开设有若干个通孔一 26，通孔一 26的内端与气槽25相连通，通孔一 26的外端与环形空腔一 17相连通，环形空腔一 17与环形空腔三22相连通；陶瓷套21的侧壁上开设有若干个通孔二27，通孔二 27的外端与环形空腔三22相连通，通孔二 27的内端与环形空腔四23相连通，环形空腔四23与环形空腔五24相连通。作为进一步优选，喷嘴3的外侧壁与固定套18的内侧壁之间形成一个环形空腔六28，固定套18的侧壁上开设有若干个通孔三29，通孔三29的内端与环形空腔六28相连通，通孔三29的外端与环形空腔二 19相连通，环形空腔二 19与环形空腔三22相连通。作为其它方案，导气结构9也可设计为开设于电极杆内部的中心孔，同时在电极杆靠上的部分开设若干个与该中心孔相垂直连通的通孔，当电极杆向上移动后，该通孔能够与上筒体相连通；同时，电极杆靠下的部分也开设有若干个与该中心孔垂直连通的通孔，该通孔的直径较大，无论电极杆处于什么状态时均与通孔一相连通，采用该方案同样可以将缸筒内的气流引导至电极与喷嘴之间，但是该方案加工不便，且需要通过牺牲电极杆的强度来实现。
[0029]本实用新型的工作原理如下:当采用接触式引弧时，将喷嘴与工件接触，接通切割电源，压缩空气从进气管进入缸筒，电源输出短路电流(切割电流)，缸筒内的气压增大使活塞克服压簧的弹力向上移动，并通过电极杆带动电极向上移动，电极与喷嘴之间的间隙L由Omm增大至1.0mm至1.5mm,微小的间隙极易产生电弧,其中，间隙L的大小可通过压缩气流的强度来控制。同时电极与喷嘴间的电压由零升高到切割电压。当活塞向上运动，带动电极向上运动，同时电极与喷嘴之间的间隙L由零开始增大，气槽将缸筒内的气流引导至电极与喷嘴的之间的间隙L处，电弧在电压、气流、磁场作用下形成等离子弧。当采用转移弧式(维弧式)引弧时，需要按照现有转移弧式(维弧式)引弧的原理将切割电源正极通过转移弧限流电阻和继电器开关连接到喷嘴上，然后把喷嘴靠近直接连接切割电源正极的工件上，其后的过程与上述的接触式引弧一样。
[0030]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【权利要求】
1.一种直流引弧空气等离子切割机割炬，所述割炬包括同轴设置的筒体(1)和电极杆(2)，所述筒体(1)的下端固设有喷嘴(3)，所述电极杆(2)插接于筒体(1)内且能够沿该筒体(1)的长度方向移动，所述电极杆(2)的下端还具有能够与所述喷嘴(3)相抵靠的电极(4)，其特征在于，所述割炬还包括一个与所述电极杆(2)同轴设置的气缸(5)，所述气缸(5)包括缸筒(6)和滑动设置于该缸筒(6)内的活塞(7),所述缸筒(6)的下端插设于所述筒体(1)内，所述电极杆(2)的上端插接于该缸筒(6)内且与所述活塞(7)相固连，所述缸筒(6)内还设置有分别与该缸筒(6)的上端及活塞(7)相连接的压簧(32);所述割炬还包括与所述缸筒(6)相连通的进气管(8)，所述电极杆(2)上设置有当该电极杆(2)向上移动后能够将缸筒(6)内的气流引导至所述电极(4)与喷嘴(3)之间的导气结构(9)。
2.根据权利要求1所述的直流引弧空气等离子切割机割炬中，其特征在于，所述缸筒(6)包括相连通的上筒体(10)和下筒体(11)，所述进气管(8)与所述上筒体(10)相连通，所述电极杆(2)的上端和活塞(7)均位于所述上筒体(10)内，所述电极杆(2)的侧壁与所述下筒体(11)的内侧壁相贴靠。
3.根据权利要求2所述的直流引弧空气等离子切割机割炬中，其特征在于，所述活塞(7)的侧壁上开设有环形凹槽一(12)，所述环形凹槽一(12)内嵌接有一密封圈一(13)，所述密封圈一(13)与所述上筒体(10)的内侧壁相抵靠并形成密封。
4.根据权利要求2或3所述的直流引弧空气等离子切割机割炬中，其特征在于，所述筒体(1)包括同轴设置的陶瓷绝缘套(14)、固定螺丝(15)和保护套(16)，所述下筒体(11)插接于所述陶瓷绝缘套(14)内，且所述下筒体(11)的外侧壁与所述陶瓷绝缘套(14)的内侧壁之间形成一个环形空腔`一(17);所述固定螺丝(15)套设于所述陶瓷绝缘套(14)上，所述保护套(16)套设于所述固定螺丝(15)上且与该固定螺丝(15)螺纹连接，所述保护套(16)内还同轴设置有一个固定套(18),所述固定套(18)的外侧壁与所述保护套(16)的内侧壁之间形成一个环形空腔二(19)，所述固定套(18)的下端与所述保护套(16)的下端连为一体，所述喷嘴(3)的上端插接于所述固定套(18)内并与该固定套(18)的上端相固连。
5.根据权利要求4所述的直流引弧空气等离子切割机割炬中，其特征在于，所述喷嘴(3)内开设有一个喷腔(20)，所述喷嘴(3)的上端固连有一个与所述喷腔(20)相连通的陶瓷套(21)，所述陶瓷套(21)的外侧壁与所述保护套(16)的内侧壁之间形成一个环形空腔三(22);所述电极(4)的上端与所述电极杆(2)相固连，所述电极(4)的下端同时插接于所述陶瓷套(21)和喷腔(20)内且能够与所述喷腔(20)的底部相抵靠，且所述电极(4)的外侧壁与所述陶瓷套(21)的内侧壁之间形成一个环形空腔四(23)，所述电极(4)的外侧壁与所述喷腔(20)的内侧壁之间形成一个环形空腔五(24)。
6.根据权利要求5所述的直流引弧空气等离子切割机割炬中，其特征在于，所述导气结构(9 )包括若干条开设于所述电极杆(2 )的侧壁上的气槽(25 )，所述气槽(25 )呈长条状且气槽(25)的长度方向与所述电极杆(2)的长度方向一致，当所述电极杆(2)向上移动后，所述气槽(25)的上端能够与所述上筒体(10)相连通；所述下筒体(11)的侧壁上开设有若干个通孔一(26 )，所述通孔一(26 )的内端与所述气槽(25 )相连通，所述通孔一(26 )的外端与所述环形空腔一(17)相连通，所述环形空腔一(17)与所述环形空腔三(22)相连通；所述陶瓷套(21)的侧壁上开设有若干个通孔二(27)，所述通孔二(27)的外端与所述环形空腔三(22)相连通，所述通孔二(27)的内端与所述环形空腔四(23)相连通，所述环形空腔四(23)与所述环形空腔五(24)相连通。
7.根据权利要求6所述的直流引弧空气等离子切割机割炬中，其特征在于，所述喷嘴(3)的外侧壁与所述固定套(18)的内侧壁之间形成一个环形空腔六(28)，所述固定套(18)的侧壁上开设有若干个通孔三(29)，所述通孔三(29)的内端与所述环形空腔六(28)相连通，所述通孔三(29 )的外端与所述环形空腔二( 19 )相连通，所述环形空腔二( 19 )与所述环形空腔三(22)相连通。
8.根据权利要求4所述的直流引弧空气等离子切割机割炬中，其特征在于，所述上筒体(10)的上端螺纹连接有一个与所述压簧(32)同轴设置的调节螺丝(33)，所述压簧(32)的上端与所述调节螺丝(33)相固连；所述下筒体(11)的外侧壁上开设有环形凹槽二(30)，所述环形凹槽二(30)内嵌接有一密封圈二(31)，所述密封圈二(31)与所述陶瓷绝缘套(14)的内侧壁相抵靠并形成`密封。
【文档编号】B23K10/00GK203621717SQ201320654597
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】钟仙军 申请人:台州世通焊接设备有限公司