排气式等离子切割电极及使用其的炬的制作方法

符合本发明的装置、系统以及方法涉及切割，并且更确切地涉及与等离子电弧切割炬及其部件相关的装置、系统以及方法。

背景技术：

在许多切割、喷射以及焊接操作中，使用了等离子电弧炬。使用这些炬，等离子气体射流在高温下被发射到环境大气中。这些射流是从喷嘴发射的，并且当它们离开喷嘴时，这些射流是高度欠膨胀且非常集中的。然而，由于与经电离的等离子射流相关联的高温，该炬的许多部件容易失效。这种失效可能显著地干扰该炬的运行并且在切割操作开始时阻止正确地电弧点火。因而，炬部件的冷却可以是非常重要的。

通过将常规的、传统的和所提出的方法与本申请的其余部分中参照附图阐述的本发明的实施例相比较，这些方法的进一步的局限性和缺点对本领域内的技术人员而言将变得明显。

技术实现要素：

本发明的示例性实施例是一种空气冷却式等离子炬及其经设计来优化该炬的性能和耐用性的部件。确切地，本发明的示例性实施例包括排气式电极和包括该排气式电极的炬。

附图说明

通过参考附图来详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和/或其他方面将会更加清晰，在附图中：

图1是可以用于本发明实施例的示例性切割系统的图解表示；

图2是利用已知部件的炬头部的一部分的图解表示；

图3是本发明的炬的示例性实施例的头部的一部分的图解表示；

图4a至图4c是本发明的电极的示例性实施例的图解表示；

图5是本发明的电极的另一个示例性实施例的图解表示；

图6a至图6d是本发明的电极的另外的示例性实施例的图解表示；

图7是本发明实施例的示例性流动路径的图解表示；并且

图8a-8c是根据本发明的示例性阴极的图解表示。

具体实施方式

现在将详细参照多个不同的和可替代的示例性实施例并参照附图，其中相似的数字代表基本上相同的结构元件。每个实例是通过说明的方式而不是作为限制来提供的。事实上，本领域的技术人员将清楚的是，可以在不脱离本披露内容和权利要求的范围或精神的情况下作出修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分所展示或描述的特征可以在另一个实施例上使用，以产生更进一步的实施例。因此，本披露内容旨在包括在所附权利要求及其等效物范围内的修改和变化。

本披露内容总体上针对多种不同切割、焊接和喷射操作中有用的空气冷却式等离子电弧炬。确切地，本发明的实施例针对空气冷却式等离子电弧炬。另外的示例性实施例针对空气冷却式等离子电弧炬，这些等离子电弧炬是缩回式电弧炬。如一般所理解的，缩回式电弧炬是以下的炬：其中使电极与用于电弧引发的喷嘴相接触并且然后使该电极从该喷嘴缩回使得该电弧接着被引导穿过该喷嘴的喉部。在其他类型的缩回式炬中，该电极保持静止并且使该喷嘴移动。本发明的示例性实施例适用于这两种类型。此外，本发明的实施例也可以用于高频率启动炬等。这些炬的构造和操作总体上是已知的，并且因此本文将不讨论它们的详细构造和操作。进一步地，本发明的实施例能够用于手持式或机械化式等离子切割操作中。应当指出的是，出于清楚简明的目的，下面的讨论将针对本发明的、主要针对用于切割的手持式等离子炬的多个示例性实施例。然而，在这方面本发明的实施例是不受限制的，并且可以在焊接炬和喷射炬中使用本发明的实施例而不脱离本发明的精神或范围。如果希望的话，不同功率水平的多种不同类型和尺寸的炬是可能的。例如，本发明的示例性实施例可以用在利用在40安培至100安培范围内的切割电流的切割操作上并且可以切割具有的厚度最多为0.075英寸的工件，并且在其他实施例中可以切割厚度最多为1.5英寸的工件。进一步地，在此所描述的这些炬和部件可以用于标记、切割或金属去除。此外，能够以变化的电流和变化的功率水平来使用本发明的示例性实施例。能够与本发明的实施例一起使用的类型的空气流动和冷却系统的构造和使用是已知的，并且无需在本文中进行详细的讨论。

现在转向图1，示出了示例性切割系统100。系统100含有电源10，该电源包括壳体12，该壳体带有连接的炬组件14。壳体12包含用于控制等离子电弧炬的各种常规部件，例如电源、等离子启动电路、空气调节器、保险丝、晶体管、输入和输出电连接器以及气体连接器、控制器、和电路板等。炬组件14附接至壳体的前侧16上。炬组件14内包括多个电连接器，以用于将炬端部18内的电极和喷嘴连接至壳体12内的电连接器上。针对导引电弧和工作电弧可以提供多个分开的电通路，其中切换元件被提供在壳体12内。气体导管也存在于炬组件内以用于将变成等离子电弧的气体转移至炬的端头，如之后所讨论的。可以同各个电连接器与气体连接器一起将不同的用户输入装置20(例如，按钮、开关和/或转盘)提供在壳体12上。

应理解的是，图1中所展示的壳体12不过是可以采用本发明的多个方面以及在此披露的概念的等离子电弧炬装置的单一实例。相应地，以上的总体披露和描述不应被理解为以任何方式限制可以采用所披露的炬元件的等离子电弧炬装置的类型或大小。

如图1所示，炬组件14在一端处包括连接器22以用于附接至壳体12的匹配连接器23上。在以这样的方式连接时，连接了穿过炬组件14的软管部分24的多个电与气体通路，以便使炬200的相关部分与壳体12内的相关部分相连接。图1所示的炬200具有连接器201并且是手持式类型的，但是如以上所解释的，炬200可以是机械化类型的。炬200的一般构造(诸如手柄、触发器等)可以类似于已知的炬构造并且不必在此进行详细描述。然而，炬200的、有助于进行切割目的的电弧的产生和维持的多个部件位于炬端部18内，并且在以下将更详细地讨论这些部件中的一些部件。确切地，以下讨论的这些部件中的一些部件包括炬电极、喷嘴、防护帽、以及涡流环。

图2描绘了具有已知构造的示例性炬头部200a的截面。应注意，为清晰起见，炬头部200a的这些部件中的一些部件未示出。如图所示，炬200a包括阴极本体203，电极205电联接至该阴极本体上。电极205被插入喷嘴213的内部空腔中，其中喷嘴213坐在涡流环211中，该涡流环联接至隔离器结构209上，该隔离器结构将该涡流环、喷嘴等与阴极本体203隔离。喷嘴213被固持帽组件217a-c保持在位。如之前所解释的，这种构造是通常已知的。

如图所示，电极205具有螺纹部分205a，该螺纹部分将电极205拧入阴极本体203中。电极205还具有中心螺旋部分205b。螺旋部分205b具有螺旋形粗牙螺纹状图案，该图案提供了空气在区段205b周围的流动。然而，由于这个区段，所以需要专门的工具来将电极205从阴极本体203上去除。圆柱形部205c位于中心部分205b的下游，该圆柱形部延伸至电极205的远端205d。如图所示，该圆柱形部被插入喷嘴213中，使得远端205d紧靠喷嘴213的喉部213b。该圆柱形部在中心部分205b处可以包括平坦表面，使得专用工具可以攫取电极205以将其从该阴极本体上去除。典型地，从圆柱形部205c到远端205d的过渡区包括通往远端205d上的平坦端面的弯曲边缘。在缩回启动式炬中，这个平坦端面是与喷嘴213的内表面相接触的以便引发电弧启动。一旦电弧被点火，电极205就缩回并且在电极205与喷嘴213之间产生空隙(如图所示)，此时等离子射流穿过喷嘴213的喉部213b被引导至该工件。如一般理解的是，通过这种构型，已知的电极205可能在引弧过程中在大约300次弧启动之后开始失效。典型地，对电极205镀铬或镍以便有助于延长电极205的寿命。一旦这个事件开始发生，电极205就可能需要更换。

并且，如图所示，铪插入件207被插入电极205的远端205d中。众所周知的是，等离子射流/电弧从这个铪插入件207开始，该铪插入件在远端205d的平坦表面上居中。

如以上简要解释的，炬200a还包括喷嘴213，该喷嘴具有喉部213b，在切割过程中等离子射流被引导穿过该喉部。并且，如图所示，喷嘴213包括圆柱形伸出部213a，喉部213b延伸穿过该伸出部。这个伸出部213a提供相对较长的喉部213b并且延伸进入防护帽215的圆柱形开口中，该防护帽也具有圆柱形伸出部215a。如图所示，在这些伸出部213a/215a各自之间产生空气流空隙以允许在切割过程中引导防护气体来包围等离子射流。在空气冷却式炬中，这些相应的伸出部213a/215a各自引导等离子射流和防护气体以准备切割操作。然而，由于喷嘴213和防护帽215各自的几何形状，这些伸出部可能趋于显著升温。这个热量可能致使喷嘴213上的热区沿着其长度显著地延长。这个增大的热区和高的热量可能致使这些部件发生变化并失效，从而导致需要更换。进一步地，其性能可能随着时间而降低，这可能导致不太理想的切割结果。因此，已知的空气冷却式炬构型需要改善。

现在转向图3(和图7)，示出了炬头部300的示例性实施例。炬头部300可以用于图1所示的炬200中并且类似于图2，为了简化附图没有示出所有的部件和结构(例如，手柄、外壳等)。进一步地，在许多方面中(除了以下所讨论的这些方面之外)，炬头部300的构造和操作都类似于已知的炬头部，这样使得不必在此进行讨论其构造的所有细节。然而，如以下将更详细解释的，电极305被构造成与已知的电极构造不同。如图所示，该炬包括喷嘴313、防护帽315和涡流环311，与已知的炬一致。进一步地，类似于图2中的炬200a，图3中的炬300是空气冷却缩回式炬。以下讨论中提供了对本发明的示例性实施例的进一步理解，在以下讨论中讨论了电极的另外的实施例。如图所示，并且与已知的炬一致，电极305联接至在操作过程中与电极305一起移动的阴极本体(或活塞)303。电极305经由阴极本体303上的空腔部分304联接至阴极本体303，该空腔部分可以具有多层(multi-lam)接合结构，或者其他类似或已知的保护电极和阴极本体的方法。

同样，如图所示并且如在已知的炬中使用的，绝缘体307用于提供使阴极/电极与其他炬部件电气隔离。绝缘体307具有多个排气孔308，这些排气孔允许气体/空气从绝缘体307与阴极本体303之间的空腔309离开。为了进一步理解本发明的实施例的气体流动，还可以参照图7。如图所示，气体/空气可以经由导管310进入炬300并且被引导至如图7所示的防护气体路径701(与已知的炬和炬构型一致)并且穿过通气道317然后通向集气室(plenum)316。然后，气体流动的一部分从固持帽被引导出来，该固持帽用于将喷嘴保持在位，并且气体作为防护气体从炬中被引导出来。固持帽可以具有气体流动端口以允许气体如所描绘的那样流动。其他量的气体进入涡流环311，如图所示。在气体穿过涡流环311之后，一些气体用于在电极305与喷嘴313之间穿过，并且一部分气体经由端口进入电极305。电极上的部分405和407(参见图4a和图4c)有助于定向流动进入电极的端口。如图所示，进入端口320的气体向上穿过电极305的上游端并且进入阴极本体303中的空腔312，其中气体离开端口306进入空腔309。然后，气体被引导至绝缘体307中的端口308，进而从炬300排出。如图3和图7所示，在示例性实施例中，绝缘体中的端口308和阴极本体上的端口306不是对齐的。也就是说，它们没有沿着炬300的长度被定位在同一个平面中。在此类实施例中，这确保了气体/空气流动经过阴极本体303的表面以增强阴极本体303的热交换/冷却。穿过电极305、穿过端口320的流动对电极提供额外冷却并且可以增强电极和炬的整体操作。同样，如图所示，在一些实施例中，炬还可以包括用于将喷嘴313保持在位的喷嘴固持杯301。在示例性实施例中，固持杯301还具有防护气体孔/端口以允许防护气体流动穿过固持杯301。在示例性实施例中，这些孔/端口被定位成与喷嘴和电极之间的气体流动路径成非重合平面。也就是说，固持帽中的端口距炬中心的径向距离比电极与喷嘴之间的路径更远，如图所示。在其他示例性实施例中，未示出，而不是(或除了)在固持帽流动/排气端口中具有气体流动端口可以被定位在喷嘴中，使得防护气体可以与等离子气体路径一致或不一致地被定向/流动。

通过以上构型，本发明的实施例增强了空气冷却式等离子切割炬的冷却和操作。如以上简要讨论的，现有的炬可能会遭受电极冷却不足。例如，在某些类型的单一气体、气体冷却、反吹启动、等离子电弧切割炬中，电极连接至阴极/活塞。在没有气体/空气供应的情况下，弹簧驱动活塞/阴极朝向喷嘴，使得喷嘴和电极相接触。当供应空气/气体时，空气的压力驱使活塞和电极远离喷嘴，由此引发导引电弧。在一些实施例中，活塞可能被致动，并且电极被总的进入气体流动冷却。然而，在一些已知的炬构型中，只有一部分气体流动/空气流动用于冷却电极。在这些构型中，这个气体流动从炬中排出。在另外已知的构型中，电极的冷却通常是通过在电极外部机加工呈螺纹的形式的鳍片来获得的，而排出的气体必须流动穿过这些鳍片。然而，在电极的外径(od)上机加工螺纹必然增加电极所需的直径。

可替代地，在其他的设计中，活塞/阴极可以通过排出气体被直接冷却，并且电极通过接触活塞/阴极而被间接冷却。这种接触是通过将电极拧入活塞/阴极以增加接触表面积来获得的。这种接触还用于在电极上导电。但是，在较高的电流和占空比中，电极/活塞连接将会松动，而在连接处i²r加热会大大增加。这可能导致电极对活塞的焊接和损耗炬本体。

这些问题是在本发明的实施例中得到解决的，其中，排出气体被引导穿过电极，如上所述。如以下将进一步描述的，可以设计各种形式的通路，以使冷却和电极操作最大化，同时使机加工成本最小化。在保留活塞/阴极和电极之间的螺纹连接，或者使用压力配合连接或任何其他连接方法时，可以使用本发明的实施例。

此外，本发明的实施例可以提供一种额外的方法来控制来自炬的排出气体的流动。如以下将要解释的，在一些实施例中，流动控制孔口被内置到电极中，它可以用适合给定切割操作(例如，低电流或高电流切割工艺)的速率来控制排出气体流动。

本发明的实施例还可以缓解由于喷嘴孔口的完全或部分堵塞而导致喷嘴室内形成电弧的问题。这种电弧形成可能由于电极故障或切割错误(例如，刺穿与工件接触的炬)而发生。如果发生这种情况，等离子气体穿过喷嘴孔口的流动就可能会显著削弱或堵塞。如果在这些事件中在电极与喷嘴之间存在电弧，则不存在作用于电弧上使其保持在喷嘴室中的力。浮力就像雅各布的梯子(jacob’sladder)一样，可以使电弧上升到电极与涡流挡板之间的环形体中。在那里，电弧可以加热在活塞/阴极与炬本体绝缘体之间流动的排出气体，从而对这些零件造成损坏。如本文的实施例所描述的，可以通过在电极上放置脊来避免这种损坏或使其最小化，使得与涡流挡板上的进气孔的位置相结合，等离子气体流动和排出气体流动在很大程度上是相互隔绝的。这种效果也可以通过在气体涡流挡板上放置脊或者在电极上附加脊来获得。

现在转向图4a至图4c，示出了示例性电极400。应注意的是，为了清晰起见，电极400可以被替换为图3所示的电极305。如图4a所示，电极400由上游部分401、本体部分402和远端部分403三部分组成。电极400可以由任何已知的切割电极材料制成，包括铜、银等或两者的结合。同样，与已知的电极一样，电极400在远端部分403具有铪插入件404(或类似材料)，在操作过程中从该铪插入件发射电弧。本体部分402由第一脊部分405、通道部分406、以及第二脊部分407组成，其中第二脊部分407最接近电极400的远端。通道部分具有至少一个、通常多于一个端口410，冷却流动可以穿过这个端口，如本文所描述的。在图4b中可以更清楚地看到端口410。在所示的实施例中，端口410是对齐的，使得它们各自的中心线平行于在电极400的中心线上居中的x-y坐标系(参见图4b)。这种配置有助于捕捉在操作过程中从涡流环中产生的涡流。这种配置还对进入空腔415的流动赋予涡流以增强冷却。在其他示例性实施例中，各自端口的中心线可以与图4b所示的x-y坐标网格对齐，使得气体以与切线成90度的角度离开，其中端口410的中心线与电极410的外表面相交。当然，在其他示例性实施例中，端口410的中心线相对于图4b所示的x-y网格可以成角度在0度与90度之间的任何角度，使得流动对于给定的炬和操作以合适的角度离开电极。在图4a至图4c所示的实施例中，使用了四个端口。然而，在其他实施例中，端口的数量可以更少，并且可以少到1个，在其他实施例中，端口的数量可以在4到6的范围内，而在其他实施例中，端口的数量可以多于6个。

如图4b所示，在一些实施例中，端口410都可以对于所示出的x-y网格具有相同的相对角度。然而，在其他示例性实施例中，第一端口可以具有一个角度，而另一个端口可以具有第二角度。例如，在具有4个端口的实施例中，相反侧上的2个端口可以具有第一角度，而其余2个端口可以具有不同角度。这些角度可以根据给定的炬构造和性能的需要进行配置。类似地，在示例性实施例中，端口410都可以具有相同的截面形状和尺寸，而在其他实施例中，一些端口可以具有第一截面形状(例如，圆形)，而其他端口可以具有第二形状(例如，椭圆形)。类似地，在一些实施例中，一些端口可以具有第一直径/截面面积，而另一些端口可以具有第二直径/截面面积。

进一步地，如图4b所示，一些示例性实施例具有沿着端口的长度、截面恒定的端口。然而，在其他示例性实施例中，端口沿其长度可以具有不同的截面。例如，在一些实施例中，端口可以具有截头锥体形状或者其他形状。例如，在其他实施例中，端口可以具有文丘里管(venturi)形状。此外，像以上讨论的实施例，当使用多个端口时，第一数量的端口可以具有第一配置(例如，恒定截面)，而其他端口可以具有第二配置(例如，截头锥体形状)。

应注意的是，本发明的实施例可以使用具有上述特征的任何组合的端口，而不背离本发明的精神或范围。也就是说，任何上述端口属性都可以用于任何给定的炬/操作需求。

图4c描绘了电极400的截面。如图所示，在电极400的上游部分401存在空腔415，该空腔开在电极400的上游端上并且与端口410的内部开口耦合。当空气/气体从端口410流动进入空腔415时，如前所述，该空气/气体从空腔415的上游端流出。空腔415具有直径d和长度l1，这确保来自端口410的适当流动。同样，如图所示，上游部分401具有的外径d2大于远端部分403的外径d3。进一步地，在一些实施例中，凹槽406的外径与上游部分的直径d2相同，而在其他实施例中，凹槽部分406的外径可以在直径d2与d3之间，而在一些实施例中，凹槽406的外径可以小于d2。上游部分401的外径d2是这样的直径：允许电极400被联接/插入到阴极本体中。在一些实施例中，外表面对于压力配合式插入是平滑的，而在其他实施例中，可以使用螺纹等。进一步地，在一些实施例中，凹槽部分406在脊405与407之间具有平直表面，如图4c所示，而在其他实施例中，凹槽部分406的表面可以具有凹曲率或凸曲率。

进一步地，如图所示，脊407的下游边缘被定位成距电极的远端端面呈长度l3，其中，长度l3小于空腔415的深度l1、以及从该远端端面至空腔415的远端端面417的距离l2中的每一个。进一步地，如图所示，脊405的上游端面被定位成距上游端面呈距离l4并且距端口410的中心线呈距离l5。在一些实施例中，距离l4至少是距离l5的两倍。

在图4c所示的实施例中，每个端口410被定位成距电极400的上游端面呈相同的总长度。然而，在其他示例性实施例中，第一数量的端口可以位于距上游端面第一距离处，而其他端口可以位于第二距离处。这可以允许不同的流动模式，并且可以根据特定的炬/操作的需要进行配置。

以上描述类型的电极比已知的电极更有优势，因为它们允许经由气体流动/空气流动对电极进行额外冷却，并且有助于经由至少一个脊来防止回流。

图5描绘了另一个示例性电极500的截面，该示例性电极与电极400类似具有上游部分501、本体部分502和远端部分503。此外，电极500具有空腔515、端口510、以及空腔远端517。电极500的其他方面与图4a至图4c中所描绘的类似。然而，在电极500中，插入件520被定位在空腔515中。在一些实施例中，插入件520可以被配置成使得在插入件的外表面与空腔515的内表面之间存在空腔。这可以引导流动沿着空腔壁向下朝向空腔的远端以帮助冷却。在一些示例性实施例中，然后，这种流动进入空腔515、向下通过表面517、并且穿过至空腔的出口。在其他实施例中，插入件可以具有多个端口，这些端口至少允许部分流动进入在表面517的上游的空腔。如图所示，在一些实施例中，插入件520的上游端可以被配置成使得其与空腔515的壁的内表面接触以阻挡流动并将其引导朝向在插入件与空腔壁之间的表面517，如图所示。

图6a至图6d描绘了电极600的另外的示例性实施例。图6a描绘了类似于图4所示的电极600，除了空腔615具有的远端617被定位在端口610的位置的上游。在这个实施例中，通道618将空气/气体从端口610引导到空腔615。在这个实施例中，通道618作为计量孔口来控制气体/空气流动穿过电极。也就是说，通道618可以具有对于给定的电流/操作提供所需流动的大小/直径。在此类实施例中，空腔615可以被设计成配合标准阴极本体的出口，而通道618将用于特定的操作类型(例如，高电流、低电流)，因此用户可以基于通道大小为给定的操作选择适当的电极。

图6b描绘了另一个示例性实施例，其中空腔615具有计量插入件620，其中至少一个通道621穿过该插入件。计量插入件620中的通道621操作类似于通道618，并且用于控制空气/气体穿过电极的流动。在一些实施例中，插入件620被压力配合到空腔615中至期望深度并且经由摩擦被保持在位，而插入件的深度和通道的大小可以用来计量流动。在一些实施例中，插入件与电极是分开的并且可以具有不同的材料。进一步地，在一些示例性实施例中，空腔615具有肩台部分623，插入件620抵靠该肩台部分以确保适当的插入。在另外的示例性实施例中，空腔615的内壁和插入件620的外表面可以螺接使得插入件经由螺纹被固定，并且插入件的相对位置可以被改变以实现对于给定的炬/操作的期望流动。

图6c描绘了又另一个示范性实施例，其中计量插入件625被配置成使得至少一个通道626被定位在插入件625的外表面与空腔615的内壁之间。在所示实施例中，创建有四个通道626。在其他实施例中，只有一个或者多于四个通道可以被创建。进一步地，在所示实施例中，插入件625的长度允许在插入件625的下游存在空腔628，而在其他实施例中，此空腔628是不存在的。在一些实施例中，每个通道626可以与其中一个端口直接连通。当然，在给定的操作中，针对期望的性能选择插入件625的形状。再次，插入件可以压力配合和/或拧紧到空腔615中。进一步地，如图所示，插入件的上游端面可以与电极600的上游端面平齐，而在其他实施例中，插入件625的上游端面可以被凹入空腔中。进一步地，插入件的上游端面的形状可以被设定以在空气流动离开通道626时控制空气流动，比如具有弯曲的或锥形的尖端。实际上，在一些实施例中，插入件的上游端面在电极的上游端面的上游延伸，并且在阴极和电极被组装时插入到阴极中。此类实施例可以在空腔615的壁处提供期望的空气流动/气体流动的流动配置，从而增加了来自电极的热传递。

图6d描绘了另一个示例性实施例，其中通道630从上游端面延伸到具有长度lc的端口610。通道630的直径dc足以计量对于给定操作所需的空气/气体的流动。在一些实施例中，直径dc小于端口610的直径。

图8a和图8b描绘了可以用于本发明实施例的阴极本体800的示例性实施例。应注意的是，图8所示的阴极本体800可以与本文之前讨论的阴极本体303相同。阴极800具有上游部分810、本体部分820、以及下游部分830。上游部分具有连接部分811，该连接部分可以是带螺纹的以允许将阴极800固定在炬300中，并且可以提供电气连接。连接部分的下游是用来容纳固定螺钉、滚销或类似物来防止阴极本体旋转的孔813，该孔可能穿过或可能不穿过上游部分810。在一些实施例中，直径台阶801将上游部分810与本体部分820分离，其中本体部分820具有的外径821大于上游部分810。本体部分820包含套环部分823，该套环部分用于使阴极位于且定位在炬300内。在一些示例性实施例中，套环上游的外径821小于套环部分823下游的外径825。如图所示，本体部分820的下游是下游端部分830。下游端部分830具有第一部分831，该第一部分包含允许空气流动离开阴极的出口端口833。第一部分831的下游是第二部分835，该第二部分具有的外径大于第一部分831，该第二部分包含空腔837，在操作过程中来自电极的流动进入该空腔。如图所示，端口833与空腔837连通，使得来自空腔的流动经由端口833被引导到阴极800的外部。在所示实施例中，使用了4个端口833。然而，在其他实施例中，可以使用不同数量的端口。同样，端口833的大小和位置可以基于期望的操作性能进行优化，以确保恰当的流动和冷却。如图8所示，在一些实施例中，空腔837可以具有带凹槽839的壁，这允许使用多层连接类型来固定电极。当然，可以使用其他构型来固定电极而不脱离本发明的精神或范围。

因此，本发明的各实施例提供一种经改进的空气冷却缩回式切割炬，该炬能够为更长时间段和更大数量的启动循环提供更大精度。

虽然已参照某些实施例描述了本申请要求保护的主题，但是本领域技术人员将理解，可以进行多种不同改变并且可以替换等效形式而不脱离所要求保护的主题的范围。此外，可以进行许多修改来使特定情形或材料适合所要求保护主题的教导，而不脱离其范围。因此，所旨在的是，所要求保护的主题不受限于所披露的特定实施例，而是所要求保护的主题将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。