一种快速循环水冷等离子割炬的制作方法

本实用新型涉及一种等离子割炬，更具体地说，涉及一种快速循环水冷等离子割炬。

背景技术：

等离子切割具有加工效率高、质量好、成本低等优点，在热切割中应用越来越广泛，其主要依靠高温高速的等离子弧及其焰流，将被切割工件熔化及蒸发，并吹离基体。等离子割炬是等离子切割系统中的关键部件，其主要由割炬体、绝缘套、电极和喷嘴等关键部件组成，电极与喷嘴通过绝缘套绝缘，在电极与喷嘴内腔间形成放电腔，当电极端部的铪丝通电后，使气体在放电腔内电离产生高温等离子体，高温等离子体从喷嘴的喷口喷出对金属材料进行切割。

电极与喷嘴是等离子割炬的易损件，因此需要对电极和喷嘴进行有效的冷却，以保证电极和喷嘴具有较长的使用寿命。目前大电流的等离子割炬采用气体散热已经难以满足冷却要求，一般需要采用冷却水进行冷却，如中国专利号ZL200920255904.3，授权公告日为2010年8月11日，实用新型名称为：等离子弧割炬，该申请案涉及一种等离子弧割炬，其导电枪芯和枪头套固定在割炬体上并通过绝缘套隔离，电极安装在导电枪芯上，连接在导电枪芯上的导水管一端与割炬体的内水道相通、另一端设置在电极的腔体内；喷嘴安装在枪头套前部，保护套安装在枪头套上并位于喷嘴的外周，保护套分别与枪头套和喷嘴密封形成冷却水腔，枪头套上的外进水道和外回水道与冷却水腔和割炬体上的外进水道和外回水道相通，保护帽安装在保护套上，保护帽与保护套以及保护帽与喷嘴端面具有独立的冷却气腔和弧腔，保护帽前端面的出口大于喷嘴的喷孔，保护帽上的出气孔与冷却气腔相通，冷却气腔通过枪头套上的气道与割炬体上的外气道相通。该申请案通过冷却水对电极和喷嘴进行冷却，并通过部分气体对保护帽进行冷却，具有较好的冷却效果，提高了电极和喷嘴的使用寿命；但是不难发现，该申请案需要设置至少两路水管和两路气管，一路水路用于电极冷却，一路水路用于喷嘴冷却，一路气路用于形成等离子弧，一路气路用于保护帽冷却，所需的管道数量多，使割炬内部结构更加复杂，增加了割炬的制作难度和成本；另外，由于其冷却水无法冷却到割炬的外侧，容易导致割炬本体发烫。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有等离子割炬存在的上述不足，提供一种快速循环水冷等离子割炬，采用本实用新型的技术方案，通过对等离子割炬内循环水道的改进，实现对电极、喷嘴和割炬体进行有效冷却，使割炬本体不发烫，电极和喷嘴等易损件更加耐用，可连续长时间工作，提高了割炬的使用寿命。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种快速循环水冷等离子割炬，包括割炬体、电极导电座、内绝缘套、喷嘴固定座、电极和喷嘴，所述的电极导电座和喷嘴固定座安装于割炬体内，且电极导电座通过内绝缘套套设于喷嘴固定座内，所述的电极安装于电极导电座上，所述的喷嘴安装于喷嘴固定座上，所述的电极和喷嘴之间形成放电腔，所述的电极导电座与电极连接后形成连接进水管的密封电极内腔，所述的喷嘴固定座上设有一循环水腔，该循环水腔通过水孔连通设于割炬体头部的一圈环形水腔，所述的循环水腔的一侧通过一绝缘的循环水管连接上述的电极内腔，循环水腔的另一侧连接一回水管。

更进一步地，所述的循环水腔延伸到喷嘴固定座与喷嘴的连接部分，使喷嘴直接接触循环水腔内的冷却水。

更进一步地，所述的水孔设于安装在喷嘴固定座外侧的外绝缘套上，所述的外绝缘套的外侧设有内压帽，所述的环形水腔位于外绝缘套与内压帽之间。

更进一步地，所述的电极导电座与电极连接形成的电极内腔中还设有一中心水管，该中心水管的一端伸入电极内腔底部，另一端与进水管相连通。

更进一步地，所述的喷嘴固定座上设有连通进气管的气流通道，所述的气流通道在喷嘴固定座内分为两路气体，一路气体通过设于喷嘴固定座上的第一气孔连通至喷嘴的外周，另一路气体连通至电极和喷嘴之间的放电腔。

更进一步地，所述的外绝缘套上设有连通第一气孔的气腔，所述的外绝缘套上还设有连通上述气腔和喷嘴外周的第二气孔。

更进一步地，所述的电极的侧壁上还设有涡流环。

更进一步地，所述的涡流环上设有连通气流通道的进气孔，所述的涡流环内侧还设有一连通进气孔的空腔和连通空腔的螺旋气流通道，所述的螺旋气流通道连通至电极和喷嘴之间的放电腔。

更进一步地，所述的内压帽的外侧还设有外压帽，所述的内压帽与外压帽之间设有位于喷嘴外侧的屏蔽帽，所述的屏蔽帽上还至少设有一圈出气孔。

更进一步地，所述的外绝缘套与喷嘴固定座之间采用螺纹连接，所述的内压帽与外绝缘套之间采用螺纹连接，所述的外压帽与内压帽之间采用螺纹连接，所述的电极与电极导电座之间采用螺纹连接，所述的喷嘴与喷嘴固定座之间采用螺纹连接。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种快速循环水冷等离子割炬，其在电极导电座与电极连接后形成连接进水管的密封电极内腔，喷嘴固定座上设有一循环水腔，该循环水腔通过水孔连通设于割炬体头部的一圈环形水腔，循环水腔的一侧通过一绝缘的循环水管连接上述的电极内腔，循环水腔的另一侧连接一回水管，通过对等离子割炬内循环水道的改进，实现对电极、喷嘴和割炬体进行有效冷却，使割炬本体不发烫，电极和喷嘴等易损件更加耐用，可连续长时间工作，提高了割炬的使用寿命；同时利用一根进水管和一根回水管即可为电极和喷嘴进行快速冷却，减少了管道使用数量；

(2)本实用新型的一种快速循环水冷等离子割炬，其循环水腔延伸到喷嘴固定座与喷嘴的连接部分，使喷嘴直接接触循环水腔内的冷却水，通过冷却水直接为喷嘴进行冷却，冷却效果更好；

(3)本实用新型的一种快速循环水冷等离子割炬，其水孔设于安装在喷嘴固定座外侧的外绝缘套上，外绝缘套的外侧设有内压帽，环形水腔位于外绝缘套与内压帽之间，利用靠近割炬体外侧的环形水腔实现了割炬体的冷却，达到了割炬体不发烫的目的，尤其可以满足大电流割炬的冷却要求；

(4)本实用新型的一种快速循环水冷等离子割炬，其电极导电座与电极连接形成的电极内腔中还设有一中心水管，该中心水管的一端伸入电极内腔底部，另一端与进水管相连通，采用中心水管的设计，延长了冷却水在电极中的流动距离，使电极与冷却水可以得到充分地接触换热，进一步提高冷却效果；

(5)本实用新型的一种快速循环水冷等离子割炬，其将进气管输入的气体分为电离工作气和冷却保护气两路，进一步为割炬进行散热，使电极和喷嘴等易损件更加耐用；

(6)本实用新型的一种快速循环水冷等离子割炬，其电极的侧壁上还设有涡流环，该涡流环的内部设有螺旋气流通道，通过涡流环形成旋转气流，使气流加压加速形成高速集中的等离子弧，提高了切割质量；同时，螺旋气流通道增加了气体与电极的接触面积，使电极散热更加快速。

附图说明

图1为本实用新型的一种快速循环水冷等离子割炬的剖视结构示意图一；

图2为本实用新型的一种快速循环水冷等离子割炬的剖视结构示意图二。

示意图中的标号说明：

1、割炬体；1-1、外壳；1-2、绝缘填充物；2、电极导电座；2-1、水路通道；3、中心水管；4、内绝缘套；5、喷嘴固定座；5-1、循环水腔；5-2、气流通道；5-3、第一气孔；6、外绝缘套；6-1、水孔；6-2、环形水腔；6-3、气腔；6-4、第二气孔；7、电极；8、喷嘴；9、涡流环；9-1、进气孔；9-2、空腔；9-3、螺旋气流通道；10、内压帽；11、外压帽；12、屏蔽帽；12-1、出气孔；13、进水管；14、循环水管；15、回水管；16、进气管；17、引弧线。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例

结合图1和图2所示，本实施例的一种快速循环水冷等离子割炬，包括割炬体1、电极导电座2、内绝缘套4、喷嘴固定座5、电极7和喷嘴8，割炬体1包括不锈钢材质的外壳1-1和填充在外壳1-1内的绝缘填充物1-2，电极导电座2和喷嘴固定座5安装于割炬体1内，且电极导电座2通过内绝缘套4套设于喷嘴固定座5内，内绝缘套4的材质为陶瓷，电极导电座2和喷嘴固定座5之间要求具有较高的同心度，以保证电极7和喷嘴8的同心度，电极7安装于电极导电座2上，喷嘴8安装于喷嘴固定座5上，电极7和喷嘴8之间形成连接离子气的放电腔，为了方便电极7与喷嘴8的更换，优选地，电极7与电极导电座2之间采用螺纹连接，喷嘴8与喷嘴固定座5之间采用螺纹连接。

在本实施例中，电极导电座2与电极7连接后形成连接进水管13的密封电极内腔，喷嘴固定座5上设有一循环水腔5-1，该循环水腔5-1通过水孔6-1连通设于割炬体1头部的一圈环形水腔6-2，循环水腔5-1的一侧通过一绝缘的循环水管14连接上述的电极内腔，循环水腔5-1的另一侧连接一回水管15，循环水管14与电极内腔具体可通过设于电极导电座2上的水路通道2-1相连通。通过对等离子割炬内循环水道的改进，使割炬体1头部外侧得到良好地冷却，实现对电极7、喷嘴8和割炬体1进行有效冷却，使割炬本体不发烫，电极7和喷嘴8等易损件更加耐用，可连续长时间工作，提高了割炬的使用寿命；同时利用一根进水管13和一根回水管15即可为电极7和喷嘴8进行快速冷却，减少了管道使用数量。

如图1所示，本实施例中的循环水腔5-1延伸到喷嘴固定座5与喷嘴8的连接部分，使喷嘴8直接接触循环水腔5-1内的冷却水，即循环水腔5-1由喷嘴固定座5与喷嘴8连接组成，通过冷却水直接为喷嘴8进行冷却，冷却效果更好。上述的水孔6-1设于安装在喷嘴固定座5外侧的外绝缘套6上，外绝缘套6的外侧设有内压帽10，环形水腔6-2位于外绝缘套6与内压帽10之间，环形水腔6-2结构简单，实施方便，使割炬本体得到充分散热，尤其可以满足大电流割炬的冷却要求。另外，为了进一步提高割炬的冷却效果，在电极导电座2与电极7连接形成的电极内腔中还设有一中心水管3，该中心水管3的一端伸入电极内腔底部，另一端与进水管13相连通，采用中心水管3的设计，延长了冷却水在电极7中的流动距离，使电极7与冷却水可以得到充分地接触换热，进一步提高冷却效果。

接续图2所示，本实施例的一种快速循环水冷等离子割炬，其喷嘴固定座5上设有连通进气管16的气流通道5-2，气流通道5-2在喷嘴固定座5内分为两路气体，一路气体通过设于喷嘴固定座5上的第一气孔5-3连通至喷嘴8的外周，另一路气体连通至电极7和喷嘴8之间的放电腔；将进气管16输入的气体分为电离工作气和冷却保护气两路，进一步为割炬进行散热，使电极7和喷嘴8等易损件更加耐用。具体地，外绝缘套6上设有连通第一气孔5-3的气腔6-3，使气体分布均匀，外绝缘套6上还设有连通上述气腔6-3和喷嘴8外周的第二气孔6-4，将气腔6-3和第二气孔6-4开设在外绝缘套6上，加工制造方便，且气体由第二气孔6-4进入喷嘴8外周，气体分布更加均匀。在电极7的侧壁上还设有涡流环9，本实施例中的涡流环9上设有连通气流通道5-2的进气孔9-1，涡流环9内侧还设有一连通进气孔9-1的空腔9-2和连通空腔9-2的螺旋气流通道9-3，螺旋气流通道9-3连通至电极7和喷嘴8之间的放电腔，通过涡流环9形成旋转气流，使气流加压加速形成高速集中的等离子弧，提高了切割质量；同时，螺旋气流通道9-3增加了气体与电极7的接触面积，使电极7散热更加快速。此外，内压帽10的外侧还设有外压帽11，内压帽10与外压帽11之间设有位于喷嘴8外侧的屏蔽帽12，屏蔽帽12上还至少设有一圈出气孔12-1；外绝缘套6与喷嘴固定座5之间采用螺纹连接，内压帽10与外绝缘套6之间采用螺纹连接，外压帽11与内压帽10之间采用螺纹连接，内压帽10与外压帽11拆装方便，便于电极7与喷嘴8的更换。

本实施例的一种快速循环水冷等离子割炬，使用时，电极7接电源负极，喷嘴8通过连接在喷嘴固定座5上的引弧线17接电源正极，工作气体从进气管16输入割炬内(如图2所示)，在割炬内分为两路气体，一路气体依次经过气流通道5-2、涡流环9上的进气孔9-1、空腔9-2和螺旋气流通道9-3进入电极7与喷嘴8间的放电腔中，电离形成等离子弧并由喷嘴8的喷口喷出；另一路气体依次经过气流通道5-2、第一气孔5-3、气腔6-3和第二气孔6-4进入喷嘴8外周形成冷却保护气，并由屏蔽帽12的出气孔12-1吹出，对喷嘴8及屏蔽帽12进行冷却，并将割炬内的热量带出。如图1所示，冷却水从进水管13进入割炬内，在割炬内经过中心水管3到达电极7内腔底部后折返到电极导电座2内腔中，并依次经过水路通道2-1、循环水管14、循环水腔5-1以及经水孔6-1流入环形水腔6-2中，最后由回水管15排出，将电极7、喷嘴8和割炬本体的热量迅速带走。

本实用新型的一种快速循环水冷等离子割炬，通过对等离子割炬内循环水道的改进，实现对电极、喷嘴和割炬体进行有效冷却，使割炬本体不发烫，电极和喷嘴等易损件更加耐用，可连续长时间工作，提高了割炬的使用寿命。

以上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。