本公开大体上涉及气刨炬。尤其是，本公开涉及的气刨炬具有带有气动操作夹钳的炬柄。
背景技术：
空气碳弧系统和方法可以用于多种应用中，诸如金属加工和铸件精加工、石化行业、建筑业、采矿业、通用修理和维护。对于金属加工和铸件精加工来说，空气碳弧金属去除系统和方法可以用来从表面刨削、开槽、切割或冲刷金属。
空气碳弧切割和气刨炬可以通过以下方式来操作：将电极相对于工件定位，以便可以在电极与工件之间起弧并维持电弧。随着金属在电弧的影响下熔融，沿着电极引导到电弧的高压空气流导致熔融金属在电弧的影响下被强制地去除，从而在工件表面中留下沟或槽。该方法也可以用来在由电极和电弧横贯的区域中完全切穿工件。
然而，气刨炬的电极会出现磨损，必须定期更换。现有技术的方案采用手动气刨炬操作杆来开闭炬的夹钳，以用于插入和重新定位碳电极。这会导致操作员疲劳，特别是在多次操作时，因为气刨炬操作杆上所需的手抓力会很大。
技术实现要素：
本文的示例性方案提供了一种炬柄，其包括用来咬合电极的气动控制夹钳。在一种方案中，提供了一种用于在炬柄内分配气体的系统，该系统包括设置在炬柄主外壳内的气压缸。气压缸可以包括联接到轴的活塞，用于相对于夹钳的第二构件致动夹钳的第一构件。该系统还包括穿过主外壳的气体通道，气体通道包括设置在夹钳的第二构件内的出口孔口。流控器可用来控制气流并将其引导到气压缸或气体通道。在一种方案中，当气体被引导通过气体通道时，把第一构件朝向第二构件致动，并且当气体被引导到气压缸时，把第一构件致动离开第二构件。通过提供气动辅助夹钳，操作气刨炬操作杆一般所需的手握力可以大大降低。
根据本公开的示例性炬柄包括主外壳和联接到主外壳的夹钳，其中，夹钳包括用来咬合电极的第一构件和第二构件。炬柄还包括设置在主外壳内的气压缸，其中，气压缸联接到臂，用于相对于第二构件致动第一构件。炬柄还包括：穿过主外壳延伸到设置在第二构件内的出口孔口的气体通道；以及流控器，用于将气体引导到气压缸和气体通道中的任一个。
根据本公开的一种用于在炬柄内分配气体的示例性系统包括设置在主外壳内的气压缸，气压缸包括轴，用于相对于夹钳的第二构件致动夹钳的第一构件。该系统还包括穿过主外壳的气体通道，气体通道包括设置在夹钳的第二构件内的出口孔口。该系统还包括流控器，用于将气流引导到气压缸和气体通道中的任一个。
根据本公开的一种用于操作炬柄的示例性方法包括：在炬柄的流控器处接收气流；以及将气体引导到设置在炬柄主外壳内的气压缸和穿过主外壳的气体通道中的任一个，其中，气压缸包括用于致动夹钳第一构件的轴，气体通道包括设置在夹钳第二构件内的出口孔口。该方法还包括随着气体流动而相对于夹钳的第二构件致动夹钳的第一构件。
附图说明
附图示出了所公开的炬柄的示例性方案，该炬柄包括为了原理的实际应用而设计的气动操作夹钳，其中：
图1是根据示例性方案的炬柄的立体图；
图2是根据示例性方案的图1的炬柄的立体局部剖视图；
图3是根据示例性方案的图1的炬柄的侧剖图；
图4是根据示例性方案的用于在图1的炬柄内分配气体的系统的立体半透明图；
图5是根据示例性方案的图1的炬柄内的流控器的阀的立体图；
图6-a是根据示例性方案的图1的炬柄的半透明立体局部剖视图；
图6-b是根据示例性方案的图1的炬柄的半透明侧剖图；
图7-a是根据示例性方案的图1的炬柄的半透明立体局部剖视图；
图7-b是根据示例性方案的图1的炬柄的半透明侧剖图；并且
图8是示出操作气刨炬的示例性方法的流程图，该气刨炬的炬柄具有气动操作夹钳。
具体实施方式
现在将参考示出了各种方案的附图描述本公开。然而，应理解的是，所公开的炬柄可以用许多不同的形式来实现，并且不应解释为限于本文阐述的方案。相反，提供这些方案来使得本公开将是彻底且完整的，并且这些方案将把本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，相同的附图标记始终指代相同的元件。
如本文所用，以单数形式叙述并以措词“一个”或“一”修饰的元件或操作应理解为不排除多个元件或操作，除非明确叙述了这种排除。此外，本公开提到的“一种方案”不是旨在解释为排除也包含了所叙述特征的其他附加方案的存在。
此外，为了便于描述如图所示一个元件与另一个元件的关系，本文可以使用诸如“下面”、“下方”、“下”、“中心”、“上方”、“上”等的空间相关术语。应理解的是，除了图中所示的取向以外，空间相关术语还可以涵盖使用中或操作中装置的不同取向。
现在参考图1，将更详细地描述根据示例性实施例的气刨炬的炬柄10。如图所示，炬柄10包括主外壳14，主外壳14可以包括组装在一起并且成形为适当形状的一个或多个部件，以保持在操作者手中。炬柄10还包括联接在主外壳14的远端18处的夹钳22。尽管未示出，但是炬柄10在主外壳14的近端20处包括设置在主外壳14内的炬主体。在一个实施例中，炬柄10和夹钳由耐热材料(诸如玻纤填充酚醛树脂)制成。
在示例性实施例中，夹钳22包括相对设置的第一构件24和第二构件26。第一构件24和第二构件26一起可以用来把电极30咬合在其间。在示例性实施例中，夹钳22可以由用户借助部分地凹入主外壳14的开口38内的开关34来进行控制。更具体地，开关34可以与主外壳14内的流控器一起操作，以为用户提供对夹钳22的气动辅助控制，这将在下面进一步描述。
在示例性实施例中，第一构件24包括突起部32，突起部32配置用来当夹钳22处于闭合位置时与电极30接触。第二构件26包括喷嘴36，喷嘴36中形成有凹槽，以接收电极30。喷嘴36可以随着电极30的移动而自由移动。喷嘴36设置有多个孔口39，执行切割或气刨功能的高速气流从多个孔口39流出。执行工作所需的气体压力是各异的，但是通常操作这种炬的气体源的压力为约80至约100psi。
现在参考图2至图3，将更详细地描述根据示例性实施例的炬柄10。如图所示，炬柄10包括设置在主外壳14内的气压缸40。气压缸40包括轴42，轴42在第一端处联接到臂44且在第二端处联接到设置在腔室48内的活塞46。在示例性实施例中，随着气体流过气压缸入口50，活塞46配置成在腔室48内滑动。活塞46可以包括围绕其周边延伸的一组o形环52a-b，以在活塞46与腔室48的壁之间产生密封。
在各种实施例中，取决于所采用的气压缸类型，气压缸40在外形、大小和功能方面可以不同。例如，在一个实施例中，单作用式缸(sac)可以使用由压缩空气施加的压力来在一个方向上产生驱动力，同时采用弹簧来使活塞46返回到其原始位置。在另一个实施例中，双作用式缸可以使用空气的力来在两个方向上移动活塞46。该缸可具有允许空气进入缸的两个端口：一个用于向外冲程，另一个用于向内冲程。在又一个实施例中，多级套筒伸缩式缸(可以是单作用式或双作用式)包括嵌套在直径递增的一系列中空级内的活塞杆。一旦启动，活塞杆和每个相继级“伸”出作为分段式活塞。这样可以比使用相同缩回长度的单级缸实现更长的冲程。
如进一步所示，臂44包括一个或多个狭缝52，用于可滑动地接收轴42的径向销54。在示例性实施例中，臂44包括设置在主外壳14内的第一部分60和联接到夹钳22的第一构件24的第二部分62。在操作期间，随着径向销54在狭缝52内的移动，臂44可以围绕支点58枢转。例如，当轴42被活塞46朝向主外壳14的远端18推压时，销54定位在狭缝54的顶端处，这导致臂44的第一部分60在大致横向于活塞46线性移动方向的方向上向下移动，并且导致臂44的第二部分62向上移动离开电极30。相反，当轴42朝向主外壳14的近端20缩回时，销54定位在狭缝54的底端处，这导致臂的第一部分60在大致横向于活塞46移动方向的方向上向上移动，并且导致臂44的第二部分62朝向电极30向下移动。
在一个实施例中，炬柄10还包括联接到第一构件24的臂44上的弹簧64。如图所示，弹簧64取向成大致垂直于活塞46的移动方向，这导致臂的第一部分60在大致横向于活塞46移动方向的方向上被偏压，并且导致臂44的第二部分62朝向电极30移动。在使用期间，弹簧64将足以当夹钳22打开时将电极30固定在喷嘴36与突起部32之间的轻力施加到第一构件24。
现在参考图3至图4，将更详细地描述根据示例性实施例的用于通过控制炬柄10内气体分配来气动操作夹钳22的系统66。如图所示，系统66包括气压缸40和穿过主外壳14的气体通道68，气体通道68包括设置在夹钳22的第二构件26的喷嘴36内的一个或多个出口孔口39。在使用期间，从出口孔口39释放的加压气体在电极30旁边经过，以在电弧的区域中从工件表面去除熔融金属。在一个实施例中，每个孔口39取向成平行于电极30，以维持足够的力并且产生作用在工件表面上的气流。
如图所示，用于操作炬柄10的供应气体72被引导穿过主外壳14并且在气体入口74处被接收。供应气体72可以是压缩空气，其递送到流控器78，以用于在炬柄10内进一步分配。在一示例性实施例中，流控器78是阀组件79，阀组件79设置在阀腔室81内并配置成根据可经由开关34选择的所需炬操作模式(例如，“气刨”或“释放”)来将供应气体72经由第一阀82引导到气压缸入口50，或经由第二阀84引导到气体通道68。在一个实施例中，炬柄10还可以包括切断供应气体72的“关”模式。
在一个实施例中，在选择了气刨模式的情况下，气体可以被引导穿过气体通道68，以减小腔室48内的压力或维持腔室48内相对较低的压力，并且使活塞46朝向炬柄10的近端20滑动，从而把第一构件24朝向第二构件26致动。在选择了释放模式的情况下，流控器78可以将供应气体72转向到气压缸40，以将气流引导到腔室48。腔室48内导致的压力增加把活塞46朝向炬柄10的远端18致动，这导致第一构件24移动离开第二构件26。
现在参考图5，将更详细地描述根据示例性实施例的阀组件79的第一阀82和第二阀84的操作。为了简单起见，仅示出单个阀。在这个实施例中，阀82、84的代表是常闭三通插装阀，其具有：基底部86，在第一端部89处包括入口87；和中央部88，其通过o形环90来与基底部86分开。如图所示，中央部88包括穿过其形成的导管94。在示例性实施例中，中央部88和导管94与气压缸入口50对齐(图3)。阀82、84还包括通过o形环98来与中央部88分开的上部96和设置在第二端部101处的阀杆100。在示例性实施例中，阀杆100配置用来当被压下和/或释放时改变气流路径。如图所示，阀杆100可以包括用于从阀杆100驱除高压气体的排气口102。
在示例性实施例中，开关34(图4)接合阀杆100，以便使阀杆100缩回到阀82、84内的所期望深度。例如，在阀82、84是三位阀的情况下，开关34可以使阀杆100相对于上部96的顶表面91缩回距离d1。在该第一位置中，阀杆100的通路(未示出)与阀82、84的中央部88中的导管94对齐，以从其径向排出气体。在另一个位置中，开关34可以使阀杆100相对于上部96的顶表面91缩回距离d2，以使得排气口102缩回在第一阀82内靠近上部96，以防止流体从排气口102流出，并且使阀杆的通路与导管94不对齐。在该位置中，防止了阀82、84内的气体经由排气口102和/或导管94释放。
现在参考图6a-b，将更详细地描述根据示例性实施例的阀组件79的进一步操作。如图所示，阀组件79包括第一阀82，第一阀82配置用来通过气体入口74接收供应气体72并且经由气压缸入口50将其递送到腔室48，以改变夹钳的第一构件和第二构件的相对位置，如上所讨论。在该实施例中，供应气体72穿过气体入口74，并围绕第一阀82的基底部86-a流动。为了防止气体沿着第一阀82的外表面朝向中央部88-a移动，提供了o形环90-a。如图所示，o形环90-a与阀腔室81的内壁一起形成了密封。这样，气体被引导到入口87(图5)，其中，取决于阀杆100-a的位置，气体可以被引导通过导管94-a。在防止气体通过导管94-a排出的情况下，气体沿着基底部86-a的外部朝向第二阀84改变流向。
在操作期间，为了将气体引导到腔室48，把阀杆100-a相对于阀82的顶表面91-a压下，并且使沿着阀杆100-a的开口(未示出)与导管94-a对齐。气体穿过阀杆100-a内的内部导管(未示出)，在此，气体通过导管94-a径向排出。气体围绕阀82的中央部88-a流动，在此，气体由下部o形环90-a、上部o形环98-a和阀腔室81约束。随后，气体可以进入气压缸入口50，在此，气体递送到腔室48。由气流导致的腔室48内的压力增加使活塞46在离开阀82的线性方向上致动，这导致夹钳的第一构件移动离开夹钳的第二构件，例如，以允许在各次气刨操作之间重新定位或更换电极。
现在参考图7a-b，将更详细地描述阀组件79的操作。如图所示，阀组件79包括第二阀84，第二阀84配置用来通过气体入口74接收供应气体72并且将其递送到气体通道68，以便为喷嘴36(图1至图3)提供气体，如上所述。更具体地，气体通过气体入口74朝向阀腔室81引导，在此，气体围绕阀84的基底部86-b流动。o形环90-b与围绕阀84圆周延伸的阀腔室81壁一起形成密封，以防止供应气体沿着阀84的外部朝向中央部88-b流动。这样，气体可以进入入口87(图5)，其中，取决于阀杆100-b的位置，气体可以被引导通过导管94-b。在防止气体通过导管94-b排出的情况下，气体沿着基底部86-b的外部朝向第一阀82改变流向。
为了将气体引导到气体通道68，把阀杆100-b相对于阀84的顶表面91-b压下，并且使沿着阀杆100-b的开口(未示出)与导管94-b对齐。气体穿过阀杆100-b的内部导管(未示出)，在此，气体通过导管94-b径向排出。这样，气体围绕阀82的中央部88-b流动，在此，气体由下部o形环90-b、上部o形环98-b和阀腔室81约束。随后，气体可以进入气体通道68的内部导管108，在此，气体递送到喷嘴36(图1至图3)。在示例性实施例中，气体通道68内的压力由于气体流动而增加，这导致气压缸40的腔室48内的压力降低。这种压力降低允许活塞46在腔室48内在朝向阀82的方向上致动，这导致夹钳的第一构件朝向夹钳的第二构件移动。
现在参考图8，将更详细地描述根据示例性实施例的用于操作炬柄的方法200。方法200包括：在炬柄的流控器处接收气流，如方框201所示。在一些实施例中，气体可以是压缩空气，其经由炬柄的气体入口提供到流控器。在一些实施例中，流控器是包括第一阀和第二阀的阀组件。
如方框203所示，方法200还包括将气流引导到设置在主外壳内的气压缸，或引导到气体通道。在一些实施例中，气压缸包括具有轴的活塞，配置用来致动夹钳的第一构件。在一些实施例中，气体通道延伸穿过主外壳到达设置在夹钳的第二构件内的出口孔口。在一些实施例中，开关联接到流控器，以允许用户操作流控器。在一些实施例中，活塞的轴联接到臂，臂部分地设置在第一构件内并且配置用来致动第一构件。
方法200还包括随着气体流动而相对于夹钳的第二构件来致动夹钳的第一构件，如方框205所示。在一些实施例中，当气流被引导通过气体通道时，使第一构件朝向第二构件致动，并且当气流被引导到气压缸时使第一构件致动离开第二构件。
应理解，有利的是用如本文描述的气压缸和阀组件代替手动操作杆，以帮助开闭炬夹钳，以用于插入和重新定位碳电极。此外，在气刨过程中压缩空气流到喷嘴时，有利的是包括如本文描述的阀组件，用于将压缩空气转向到气压缸以打开夹钳。还应理解，用阀组件和气压缸代替手动操作杆有利地允许减小柄直径，这改善了用户人体工程学并且减少了用户疲劳。
虽然已参考某些方案描述了本公开，但是在不脱离如所附权利要求所限定的本公开的范畴和范围的情况下，可以对所描述的方案进行多种修改、变更和改变。因此，本公开并非是要限于所描述的方案，而是具有由以下权利要求的语言及其等同所限定的完整范围。虽然已参考某些方案描述了本公开，但是在不脱离如所附权利要求限定的本公开的实质和范围的情况下，可以对所描述的方案进行多种修改、变更和改变。因此，本公开并非是要限于所描述的方案，而是具有由以下权利要求的语言及其等同所限定的完整范围。