专利名称：等离子割炬的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种等离子割炬，特别是数控等离子割炬。由电极、喷嘴及其电路、气路及水路系统组成。属于电弧切割领域。
等离子切割，一般都有两个方面的问题。
首先是作业环境问题。因为产生大量烟尘、强光和有害气体，不仅直接危害人体健康，而且带来社会公害。据测定，等离子切割时产生的烟雾状微粒非常小，其粒径平均值为0.7微米的占50％，如
图1所示。产生的烟尘量随切割材料、切割厚度等而变化，大约为3-10毫克/分钟在同等条件下，空气等离子切割产生的烟尘量较大，如图2所示。
其次是切割面质量问题，尤其是切割面垂直度与热影响区问题。因为切割面倾斜，使适用范围受到一定限制，割件冷却不充分，形成热影响区。产生热变形。
为了消除切割烟尘，充分冷却割件，目前国内外一般采取三种措施。
一是配置集尘系统或集尘装置。这就是在切割系统中增加一个集尘系统或集尘装置。该系统又有固定式和移动式两种。固定式的如图3所示，集尘系统由排烟槽、风机和集尘器组成。移动式的如图4所示，集尘装置由小型电气集尘机与袋式过滤器组成。如日本天野公司产FC-45等离子专用集尘机，其性能如下电源 3 200V 50/60Hz2.2KW风量 20m3/min
袋滤器面积11.7m2尺寸(宽×长×高)mm1022×1080×1828重量 250Kg价格 约20余万元/台国内外对焊割领域的消烟除尘，主要是采取通风措施。近年来，在焊接领域使用了一些消烟除尘装置，如焊接烟尘净化机、焊接烟尘除毒器、焊接烟尘吸收器，跟踪式电焊消烟器等。
上述种种措施，虽然消烟除尘效果较好，但是系统复杂、使用不便，也不经济。
二是采用水下切割方法。这种方法效果好，但能量损失大，而且使用、管理不便。
三是配置喷水装置。这就是在割炬外面接一根泄水管。CN85200541U介绍了一种割炬，带有紧跟割炬前进并冷却割件的阴极冷却水泄水装置，如图5所示。
该割炬在使用中存在如下问题。
(1)不能消烟除尘。用这种割炬切割不锈钢板，只要连续切割10分钟左右，室内便被黄色烟雾笼罩。
(2)不能切割曲线。当切割圆形、椭圆形及直线与曲线组合形割件时，无法调整泄水管，不能进行切割作业。
(3)使用不方便。当进行直线切割时，为了冷却切口，每改变一次切割方向，必须靠人工调整一次泄水管，并且泄水管的调整还受到管道限制。
(4)用不安全。管接头多，共有四个，其中三个沿径向不同角度布置，所以调整泄水管时，容易造成短路。尤其是将割炬安装在数控等离子切割机上使用时，因管路紊乱，更容易与其Z轴夹持机构相碰而形成短路。
为了提高切割面垂直度，国内外采取的主要措施是提高电极与喷嘴的同心度，提高割炬安装的垂直度，以及合理选择工艺参数，使其相互匹配。这些措施有较好效果，但有时也不可靠。
本实用新型的主要目的是要提供一种多功能的等离子割炬，在既不配置集尘系统或集尘装置，也不配置泄水装置，既不增加零件，也不增加成本的前提下，使割炬本身具有消烟、除尘、遮光及充分冷却割件的作用，而且既能方便地切割直线，也能方便地切割曲线。
本实用新型的其它目的还有通过零件结构及联接关系设计，提高切割面垂直度，防止切割面倾斜，提高割炬的通用性及安全性，使其既能装在小车上，也能装在切割机上，并且不论什么场合，都能防止短路事故，保证人身安全。
本实用新型的目的是通过如下措施达到的。
改进冷却系统设计。使冷却电极的压力水流经流路降压后，通过压盖形成管状水流，罩住电弧，并流到割件上。
改进电极结构设计，使电极为带有双锥度的锥体，上锥角为10°＜β＜18°，下锥角为36°＜α＜44°。
改进管接头设计。首先是取消泄水装置接头，其次是冷却水管和工作气管接头，都以轴向布置在割炬上端部，再加上绝缘盖盖住。
采用上述结构的割炬，具有如下优点和积极效果。
(1)结构简单，功能齐全。
由于割炬在切割过程中，冷却喷嘴和电极的压力水流，由割炬头排出后部形成管状水流，层层包围弧柱，喷到割件上，不仅充分冷却了电极、喷嘴和割件，防止割件产生热变形，而且还达到了消烟、除尘、遮光的目的，既有利于人体健康，又有利于环境保护。又由于这种效果是通过割炬零部件结构及其联接关系设计实现的，因此，节省了大型的集尘系统和复杂的集尘装置，节约了大量资金。
(2)操作简单，用途广泛因为由割炬头喷出的管状水流始终包围弧柱。所以，不论切割方向怎样变化，都不需要调整泄水装置之类的辅助操作。因此，既可方便地进行直线切割，又可方便地进行曲线切割。
(3)电弧集中，垂直度好由于设计了双锥电极和起弧区，改进了喷嘴冷却水流路设计，所以，起弧率达100％，而且消除了“双弧”现象，电弧弧柱集中，提高了切口垂直度，尤其是切割圆形类割件，效果更为明显。当切割10毫米厚钢板时，切口垂直度误差不大于1毫米。
(4)管道集中，安全性高。
由于少了一个管接头(泄水管)，并且改善了配置，使三个管接头都以轴向布置在割炬上端部，便于用绝缘盖盖住，不仅外形美观，而且使用安全，尤其是适合于用在数控切割机上。
本实用新型具有如下附图。
图1为等离子切割烟尘粒度分布图。
图2为等离子切割烟尘量比较图。
图3为固定式消烟除尘系统图。
图4为跟踪式专用集尘机示意图。
图5为CN85200541U割炬主视图。
图6为本实用新型割炬主视图。
图7为图6中A-A剖面图。
图8为图6中B-B剖面图。
图9为图6中B-B剖面图。
图10为图6中电极主视图。
下面根据附图6-10对本实用新型作详细说明。
如图6所示。该割炬由下喷嘴(1)、上喷嘴(4)、电极(5)及其冷却水路系统、电路系统及气路系统组成。
电极(5)的冷却水路系路结构为电极(5)利用螺纹连接在阴极管(13)的下端，阴极管(13)上部带有两个O型密封圈(9)与出水孔(13-a)，阴极管(13)、管接头(15、18)利用螺纹连接在绝缘调节件(14)上，阴极管(13)中心装有水针管(8)、绝缘套(16)及管接头(17)而形成一个部件，再将此部件装入绝缘套(11)中，在绝缘套(11)上依次连接有调节套(13)、带软导线的阳极环(7)、上喷嘴(4)及套管(6)，套管(6)下端利用螺纹连接在压盖(2)上，压盖(2)内腔套有O型密封圈(3)的下喷嘴(1)，压盖(2)外圆柱面带有多个出水槽(2-a)套管(6)上端利用螺纹连接在绝缘套(11)上。
电极(5)的冷却水路系统采用上述结构后，压力水流由管接头(17)下降至水针管(8)下端，冷却电极(5)后，沿电极(5)与阴极管(13)之间的空腔上升。横穿阴极管(13)的出水孔(13-a)，进入环形槽(13-b)(图7)，又横穿绝缘套(11)的出水孔(11-a)，下降至绝缘套(11)与套管(6)之间的空腔，通过压盖(2)外圆柱面上的多个出水槽(2-a)(图8)，形成管状水流，包围弧柱，流到割件上。
形成管状水流的出水槽(2-a)，除图8所示结构外，还可以将出水槽(2-a)改成一个管状空腔(图9)。
外套(10)的内腔是冷却水向外喷出的通道，外表面是与切割机或小车夹持装置的连接面，为保证安全，采用了绝缘材料。
喷嘴(1、4)的冷却水路为压力水流由管接头(15)依次进入套管(6)内腔、上喷嘴(4)与下喷嘴(1)之间的环形空腔，以及螺旋槽、环形槽，通过压盖(1)上的出水孔(1-a)，形成管状水流，包围弧柱，喷到割件上。
电路系统为阳极(喷嘴)管接头(15)，通过螺纹拧在绝缘调节件(14)上，该接头带圆柱面的一端插入绝缘套(11)的内孔，以保证在调节电极(5)与上喷嘴(4)的间隙时，冷却水不致外泄。套管(6)上端通过螺纹与绝缘套(11)联接，同时将焊有软导线的阳极环(7)紧压在套管(6)上。而套管(6)的下端通过螺纹与压盖(2)联接。当拧压盖(2)时，压盖(2)则带动装有O型圈(3)的下喷嘴(1)，使上喷嘴(4)紧压在具有定心配合的绝缘套(11)的下端。此时，阳极电流通过压紧在管接头(15)上的软导线经阳极环(7)、套管(6)、压盖(2)、下喷嘴(1)传到上喷嘴(4)上。
阴极管接头(17)带有绝缘套(6)，与阴极管(13)上端部连接，而电极(5)通过螺纹与阴极管(13)下端连接。这样，阴极电流经管接头(17)，阴极管(13)传到电极(5)上。
电极(5)的结构为具有双锥度的锥体，如
图10所示。其上锥角β＝14°下锥角α＝42°。
由于调节套(13)下端设计有台阶并套在绝缘套(11)上端台阶上，当旋转调节套(12)时，带动绝缘调节件(14)上下移动，而完成电极(5)与上喷嘴(4)间隙的调整。
工作气体流路为因为管接头(18)的螺纹拧在绝缘套节件(14)上，管接头下端的圆柱面插入绝缘套(11)的另一小孔内，以保证调节上喷嘴(4)与电极(5)的的间隙时，工作气体不致外泄。所以，工作气体由管接头(18)进入绝缘套(11)内的孔道(11-6)，经阴极管(13)外缘空腔和阴极管(13)下端部的炬形螺纹纹，至电极(5)与上喷嘴(4)之间的空腔，通过上喷嘴(4)小孔喷出。
上述管接头(15、17、18)均以轴向布置在割炬上端部，并用绝缘盖盖住，这样就使所有管接头与外界绝缘，防止了短路事故，既美观，又安全。
权利要求1.一种等离子割炬，包括下喷嘴(1)、压盖(2)、上喷嘴(4)、电极(5)、管接头(15、17、18)，其特征是电极(5)冷却水路系统的结构为电极(5)利用螺纹连接在阴极管(13)的下端，阴极管(13)上部带有两个O型密封圈(9)与出水孔(13-a)，阴极管(13)、管接头(15、18)利用螺纹连接在绝缘调节件(14)上，阴极管(13)中心装有水针管(8)、绝缘套(16)及管接头(17)而形成一个部件，再将此部件装入绝缘套(11)中，在绝缘套(11)上依次连接有调节套(12)、带软导线的阳极环(7)、上喷嘴(4)及套管(6)，套管(6)下端利用螺纹连接压盖(2)，压盖(2)内腔套有O型密封圈(3)的下喷嘴(1)，压盖(2)外圆柱面带有多个出水槽(2-a)，套管(6)上端利用螺纹连接在绝缘套(11)上。
2.按权利要求1所述的割炬，其特征是出水槽(2-a)可以制成管状空腔。
3.按权利要求1或2所述的割炬，其特征是电极(5)为具有双锥度的锥体，其上锥角为10°＜β＜18°下锥角为36°＜α＜44°
4.按权利要求1或2所述的割炬，其特征是管接头(15、17、18)以轴向布置在割炬上端部，并用绝缘盖盖住。
5.按权利要求3所述的割炬，其特征是管接头(15、17、18)以轴向布置在割炬上端部，并用绝缘盖盖住。
专利摘要一种等离子割炬，特别是数控等离子割炬，由电极、喷嘴及其电路系统、气路系统及水路系统组成。主要技术特征及其效果是(1)使压力水流冷却电极与喷嘴后，分别通过压盖与下喷嘴形成管状水流，包围弧柱，喷到割件上，既有效地进行了消烟、除尘、遮光，又充分地冷却了割件。(2)使电极为双锥度的锥体，既保证了起弧可靠，又消除了“双弧”现象。(3)使管接头以轴向布置在割炬上端部，并用绝缘盖盖住，既美观，又安全。
文档编号B23K9/24GK2044201SQ8921207
公开日1989年9月13日 申请日期1989年1月17日 优先权日1989年1月17日
发明者欧阳群发 申请人:核工业第六研究所