专利名称：一种旋流冷却的大功率等离子体割炬的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种等离子体割炬，特别是涉及一种由旋流冷却、具有复合阴极结构的等离子体割炬。
目前国内已有的等离子体割炬有一共同特点，即阴极结构形式基本相同，都是下端的中间镶进一段铪丝，上部受冷却(见附图1)。图1是目前国内已有的等离子体割炬阴极的典型结构图，图中(1)是铪丝。由于冷却不良，阴极结构不够合理，使得铪丝容易氧化、烧蚀，或因变形而产生偏心，致使阴极和喷嘴寿命不长，弧电流无法增大，可切割金属的厚度有限，切割质量和切割效率不能进一步提高。
本实用新型的目的，是克服已有等离子体割炬的缺点，提供一种双旋流冷却、具有复合阴极结构的大功率的空气等离子体割炬。
以下结合附图加以说明。
本实用新型的结构如附图2所示，其构造是主绝缘件(12)内插入内套管(6)，在内套管(6)内插入中心管(8)，阴极(5)用压圈(3)连接于内套管(6)上，内套管(6)和中心管(8)由限位螺钉(9)防止相对转动，主绝缘件(12)与中心管(8)用螺母(14)紧固。上述组合件插在外套管(7)内，通过上绝缘环(10)和上外套管(11)与上盖(19)旋紧，从而使上盖(19)与中心管(8)形成良好电接触。下绝缘环(4)装于外套管(7)和压圈(3)之间，下外套管(2)将喷嘴(1)和下绝缘环(4)压紧。密封圈(21)、(23)、(25)和(28)分别放在冷却水经过的零件之间，用于防止冷却水泄漏，密封圈(22)、(24)、(26)和(27)分别放在冷却水和压缩空气经过的零件之间，则用来隔离冷却水通路和压缩空气通路。
其中阴极(5)是由铜制作的，中空，一端封闭，开口向下，呈钟形，在钟形侧壁埋装铪丝或锆丝。
中心管(8)的下端制成多头螺纹形的回线。
下绝缘环(4)的内壁制成多头螺纹形的回线。
电路由接电板(18)，经中心管(8)，内套管(6)，通至阴极(5)。
工作时冷却水由进气嘴(17)，经主绝缘件(12)里的孔道及下外套管(2)内的沟槽，流入喷嘴(1)上的冷却腔，然后由另一侧回到主绝缘件(12)。经主绝缘件(12)中的另一组孔道进入内套管(6)，再通过中心管(8)下端的多头螺纹回线环绕阴极(5)，对阴极(5)进行冷却，最后通过中心管(8)的内孔，经出水嘴(16)流出。
压缩空气由进气嘴(17)，经过导气管(20)和主绝缘件(12)里的孔道，藉助于下绝缘环(4)内壁的多头螺纹回线，形成涡旋气流，由喷嘴(1)喷出。
本实用新型的主绝缘件(12)，下绝缘环(4)和上绝缘环(10)将喷嘴(1)，下外套管(2)和外套管(7)与阴极电路隔离。绝缘件均由绝缘材料制作。导电零件分别由紫铜和黄铜制作。上盖(19)，进水嘴(15)，出水嘴(16)，进气嘴(17)，导气管(20)及接电板(18)，均由不锈钢制作。
由于本实用新型很好地改进了阴极和喷嘴的冷却，阴极采用了新型的复合结构，大大减少了阴极材料的氧化和烧蚀，以及阴极和喷嘴的变形，使阴极和喷嘴始终能够保持同心。又由于加强了气流的涡旋，即冷却阴极的水流和冷却喷嘴并压缩电弧的工作气流，都是涡旋流，使弧的稳定性提高，阴极承载电流的能力和喷嘴通过弧流的能力提高。
实施例为保证割炬的工作状态，阴极和喷嘴的形状、尺寸及它们的相对位置是非常重要的。本实施例中，钟形阴极内孔直径10毫米；喷嘴直径6毫米，喷嘴直管长8毫米，喷嘴喇叭口角度为60°；钟形阴极下端面与喷嘴喇叭口上端面之间距离为2.5毫米。用本实施例形状、尺寸的割炬，空载电压≮450伏，工作电压300－350伏，弧电流可高达1000安培，能够切割厚达200毫米的碳钢或不锈钢板。
1－喷嘴11－上外套管2－下外套管12－主绝缘件3－压圈13－垫圈4－下绝缘环14－螺母5－阴极15－进水嘴6－内套管16－出水嘴7－外套管17－进气嘴8－中心管18－接电板9－限位螺钉19－上盖10－上绝缘环20－导气管21至28－密封圈
权利要求1.一种由阴极、压圈、中心管、内套管、喷嘴、下外套管、外套管、上盖、下绝缘环、主绝缘件等构成的旋流冷却的大功率等离子体割炬，其特征在于主绝缘件(12)内插入内套管(6)，内套管(6)内插入中心管(8)，阴极(5)用压圈(3)连接于内套管(6)上，用螺母将内套管(6)与主绝缘件(12)紧固后插入外套管(7)内，通过上绝缘环(10)和上外套管(11)与上盖(19)旋紧；下绝缘环(4)装在外套管(7)和压圈(3)之间，下外套管(2)将喷嘴(1)和下绝缘环(4)压紧；密封圈(21)、(23)、(25)和(28)分别放在冷却水经过的零件之间；密封圈(22)、(24)、(26)和(27)分别放在冷却水和压缩空气经过的零件之间。
2.如权利要求1所述的旋流冷却的大功率等离子体割炬，其特征在于由铜制作的阴极(5)是中空的，一端封闭，开口向下，成钟形，在钟形侧壁中埋装铪丝。
3.如权利要求1所述的旋流冷却的大功率等离子体割炬，其特征在于阴极(5)的钟形侧壁中也可以埋装锆丝。
4.如权利要求1所述的等离子体割炬，其特征在于中心管(8)下端制成多头螺纹形的回线。
5.如权利要求1所述的等离子体割炬，其特征在于下绝缘环(4)的内壁制成多头螺纹形的回线。
专利摘要本实用新型涉及一种由旋流冷却、具有复合阴极结构的等离子体割炬。
本实用新型的特点是阴极呈一钟形，冷却水绕阴极形成旋流。中心管的下端制成多头螺纹形的回线，下绝缘环的内壁也是多头螺纹形的回线。
由于本实用新型的新颖复合阴极结构，使阴极不会变形，加之改善了阴极的冷却，使割炬寿命及负荷能力大为提高。本实用新型的空气等离子体割炬，工作电压300—350伏，弧电流可达1000安，可切割厚达200毫米的钢板。
文档编号B23K10/00GK2164941SQ9322173
公开日1994年5月18日 申请日期1993年8月14日 优先权日1993年8月14日
发明者郭文康, 毛心桥 申请人:中国科学院等离子体物理研究所