等离子体炬的制作方法

1.本公开涉及技术领域，尤其涉及一种等离子体炬。


背景技术：

2.等离子体炬又称等离子体发生器、等离子体喷枪。它是一种能够产生定向“低温”的等离子体射流的放电装置。等离子体炬通过阴、阳极之间的电压将工作介质气体电离，产生等离子体，并由喷嘴喷出高温火焰。
3.目前，决定等离子炬寿命的主要因素为等离子炬阴极的寿命。根据等离子炬的工作特性，阴极随着运行时间的增加不断消耗，等待完全消耗，等离子炬的寿命终止。
4.传统等离子炬的阴极芯通过焊接等方式固定在阴极头内，两者为一个整体。等离子炬运行时，电弧作用在阴极芯处，阴极芯高温熔化并逐渐消耗，由于阴极芯上的热量无法快速传导至阴极头，由阴极头进行降温，导致阴极芯始终处于高温的环境中，阴极芯在高温环境中熔化速度加快，进一步加速了阴极芯的消耗，阴极芯消耗完后等离子炬寿命结束。而且在阴极芯不断消耗过程中，阴极芯和阴极头高度相差越来越大，电弧会从阴极芯移动到外面的阴极头上，造成阴极头损坏。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种等离子体炬。
6.本公开提供了一种等离子体炬，包括阳极、阴极头和阴极芯；
7.所述阳极设置在所述等离子体炬的外侧，所述阳极为圆筒型结构，所述阴极头设置在所述阳极的内侧，所述阴极头上设有容纳所述阴极芯的螺纹通孔，所述阴极芯的外壁上设有与所述螺纹通孔配合的外螺纹，所述阴极芯一端伸入到所述螺纹通孔中并可沿所述螺纹通孔轴向移动，所述阴极头内设有冷却介质，所述阴极芯伸入所述螺纹通孔的一端与所述冷却介质接触，所述外螺纹与所述螺纹通孔配合以增大所述阴极头与所述冷却介质的接触换热面积。
8.可选的，所述阴极头中设有冷却管路，所述冷却管路为围绕所述螺纹通孔设置的环形腔体结构，所述冷却介质设置在所述冷却管路中，所述冷却管路具有冷却介质入口和冷却介质出口。
9.可选的，所述等离子体炬还包括驱动器，所述阴极芯远离所述阴极头的一端与所述驱动器连接，所述驱动器驱动所述阴极芯沿所述螺纹通孔轴向移动，以补偿所述阴极芯在工作时的消耗，使所述阴极芯伸入所述阴极头的一端与所述阴极头朝向所述阳极的一端保持平齐。
10.可选的，所述等离子体炬还包括控制器，所述控制器与所述驱动器电连接，所述控制器用于控制所述驱动器的启停，以使所述阴极芯伸入所述阴极头的一端与所述阴极头朝向所述阳极的一端保持平齐。
11.可选的，所述等离子体炬还包括绝缘体，所述绝缘体设置在所述驱动器和所述阴极芯之间，以对所述驱动器和所述阴极芯进行绝缘。
12.可选的，所述驱动器上设有驱动杆，所述驱动杆与所述绝缘体的一侧固定连接，所述阴极芯远离所述阴极头的一端与所述绝缘体的另一侧固定连接。
13.可选的，所述驱动杆、所述绝缘体、所述阴极芯和所述螺纹通孔同轴设置。
14.可选的，所述等离子体炬停止工作时，所述控制器控制所述驱动器转动，使所述阴极芯向前移动，并使所述阴极芯部分伸出所述螺纹通孔。
15.可选的，所述阴极头采用具有导热性和导电性的金属材料制成。
16.可选的，所述阳极的内腔为喇叭口结构，所述内腔朝外一端的内径小于另一端的内径，以使所述阴极头可以部分伸入到所述内腔中。
17.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
18.本公开提供的等离子体炬通过在阴极头上设置容纳阴极芯的螺纹通孔，并在阴极芯的外壁上设置与螺纹通孔配合的外螺纹，阴极芯设置在螺纹通孔中，从而使阴极芯与阴极头中的冷却介质的接触面积增加，使得阴极芯可以通过冷却介质进行快速降温，降低了阴极芯的消耗，提高了阴极芯的使用寿命。另外，通过螺纹配合使阴极芯可在螺纹通孔中沿轴向移动，使阴极芯朝外的一端始终与阴极头的端部保持平齐，当阴极芯消耗完后可根据需要及时更换新的阴极芯，保证了等离子体炬的正常使用，延长了使用寿命，使得等离子体炬使用更加方便。
附图说明
19.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
20.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本公开实施例所述等离子体炬整体结构示意图。
22.其中，10、阳极；11、内腔；20、阴极头；21、螺纹通孔；30、阴极芯；40、驱动器；41、驱动杆；50、控制器；60、绝缘体；70、冷却介质入口；80、冷却介质出口。
具体实施方式
23.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
25.本公开提供的一种等离子体炬，如图1所示，包括阳极10、阴极头20和阴极芯30。
26.其中，阳极10设置在等离子体炬的最外侧，阳极10具体为圆筒型结构，阳极10一端的开口朝外设置，阴极头20设置在阳极10的内侧，并部分伸入到阳极10的内腔11中。阴极头
20用于对阴极芯30进行固定和冷却，阴极头20的中部设有容纳阴极芯30的螺纹通孔21，螺纹通孔21与阳极10同轴设置。阴极芯30的外壁上设有与螺纹通孔21配合的外螺纹，阴极芯30一端伸入到螺纹通孔21中并可沿螺纹通孔21轴向移动，使得阴极芯30伸入一端的端部与阴极头20朝向阳极10一端的端部保持平齐。阴极头20内设有冷却介质，冷却介质用于对阴极芯30进行降温。阴极芯30伸入螺纹通孔21的一端与冷却介质接触，外螺纹与螺纹通孔21的配合可以增大阴极头20与冷却介质的接触换热面积，使阴极芯30能够更加快速的进行降温，降低阴极芯30在工作中的损耗速度。
27.在其他一些实施例中，也可以通过其他的设置方式增加阴极芯与阴极头之间的接触面积，以增加阴极芯与阴极头之间的换热速度，实现对阴极芯的快速降温。
28.本实施例中的阴极芯30与阴极头20不是固定连接，而是可以相对移动。阴极芯30为可拆卸的安装在等离子体炬中，在工作过程中，当阴极芯30的端部逐渐消耗完后，通过阴极芯30的转动，使阴极芯30沿螺纹通孔21轴向不断移动，以补充消耗的阴极芯30，使阴极芯30的端部始终与阴极头20朝向阳极10的一端平齐，保证了等离子体炬的正常工作，同时也延长了等离子体炬的使用寿命，降低了使用成本。
29.本公开提供的等离子体炬通过在阴极头20上设置容纳阴极芯30的螺纹通孔21，并在阴极芯30的外壁上设置与螺纹通孔21配合的外螺纹，阴极芯30设置在螺纹通孔21中，从而使阴极芯30与阴极头20中的冷却介质的接触面积增加，使得阴极芯30可以通过冷却介质进行快速降温，降低了阴极芯30的消耗，提高了阴极芯30的使用寿命。另外，通过螺纹配合使阴极芯30可在螺纹通孔21中沿轴向移动，使阴极芯30朝外的一端始终与阴极头20的端部保持平齐，当阴极芯30消耗完后可根据需要及时更换新的阴极芯30，保证了等离子体炬的正常使用，延长了使用寿命，使得等离子体炬使用更加方便。
30.优选的，阴极头20中设有冷却管路。冷却管路为围绕螺纹通孔21设置的环形腔体结构，冷却介质设置在冷却管路中。冷却介质具体可以为冷却水或者其它可以起到冷却目的的液体或气体。冷却管路具有冷却介质入口70和冷却介质出口80。冷却介质入口70和冷却介质出口80均设置在阴极头20远离阳极10一端的端面上。冷却管路具体在阴极头20内的布设形式可以根据实际需要来设置，此处不做具体限定。
31.通过在阴极头20内设置冷却管路，并设置冷却管路的冷却介质入口70和冷却介质出口80，使得等离子体炬在工作时可以将冷却介质通过冷却介质入口70通入冷却管路，将阴极芯30中的热量吸收后，通过冷却介质出口80将冷却介质排出，如此循环，可持续将阴极芯30上的热量不断带走，为阴极芯30降温。
32.优选的，等离子体炬还包括驱动器40，驱动器40与阴极芯30远离阴极头20的一端连接，驱动器40驱动阴极芯转动，通过驱动器40的驱动使阴极芯30不断朝向阴极头20移动，从而补偿在工作过程中消耗的阴极芯30，保证阴极芯30的端部始终与阴极头20的端部保持平齐，保证等离子体炬能够正常运行，避免了阴极芯30不断消耗使其收缩至阴极头20的内腔11中，导致电弧移动到阴极头20上，造成阴极头20的损坏的情况发生。
33.等离子体炬还包括控制器50。控制器50与驱动器40电连接，控制器50用于对驱动器40进行控制，控制驱动器40的启停以及驱动器40驱动阴极芯30移动的距离。控制器50远离阳极10设置，以防止在使用过程中，阳极10空腔中喷射出的高温火焰对控制器50造成损坏，影响控制器50对驱动器40的正常控制。控制器50可控制驱动器40的驱动速度，保证阴极
芯30和阴极头20的端面始终处于同一平面上。
34.当等离子体炬运行时，等离子电弧落在阴极芯30上，阴极芯30表面熔化并缓慢消耗，当阴极芯30消耗一定量后，阴极芯30变短，阴极芯30和阴极头20整体来看端面呈凹状，此时控制器50控制驱动器40运动，带动阴极芯30前进，运行到阴极头20端面和阴极芯30端面处于同一平面时自动停止，保证阴极头20和阴极芯30的相对位置，自动补充运行时消耗的阴极芯30，防止因阴极芯30烧蚀过多，造成等离子体炬熄灭或烧毁阴极头20损坏等离子体炬。
35.为了保证在使用过程中，阴极芯30上的热量不传递到驱动器40上对驱动器40造成损坏，同时也为了保证阴极芯30与驱动器40的电隔离，防止阴极芯30上的电能传递到驱动器40上对驱动器40造成损坏，所以在阴极芯30与驱动器40之间设置了绝缘体60。绝缘体60为绝缘材料制成，同时其导热性差，可以很好的起到绝缘的作用。驱动器40连接在绝缘体60的一侧，阴极芯30设置在绝缘体60的另一侧。通过在阴极芯30与驱动器40之间设置绝缘体60，可以有效避免阴极芯30工作时的电流传导至驱动器40，对驱动器40造成损坏。同时还可以避免阴极芯30上的热量传导至驱动器40上，造成驱动器40损坏。
36.进一步的，绝缘体60为圆柱型结构，驱动器40上设有驱动杆41，驱动杆41与绝缘体60的一个端面固定连接，阴极芯30远离阴极头20的一端与绝缘体60的另一个端面固定连接，以保证驱动杆41与阴极芯30不直接接触。驱动杆41、绝缘体60、阴极芯30和螺纹通孔21同轴设置，以保证驱动器40在驱动驱动杆41转动时，阴极芯30可同步转动，并可在阴极头20的螺纹通孔21内不断移动。
37.优选的，阴极芯30在运行时会有表面熔化现象，当等离子体炬停止工作时，控制器50控制驱动器40转动，使阴极芯30向前移动，阴极芯30靠近阴极头20的一端的端面伸出阴极头20朝向阳极10一端的端面，使阴极芯30相对于阴极头20成凸状，从而可以避免等离子体炬突然停止工作，阴极芯30表面冷凝，重新变成固态，导致阴极芯30与阴极头20粘合在一起，造成阴极芯30无法继续移动的情况发生。凸出的阴极芯30在等离子体炬下次运行时会较快的消耗完，不会影响等离子炬的继续使用。
38.本实施例中阴极头20采用导热性好、导电性好的金属材料制成，便于将阴极芯30上的热量可以快速传导至阴极头20上，由阴极头20上的冷却管路进行降温。阴极芯30采用易放电、耐高温的金属材料制成，以避免在高温的工作环境下阴极芯30熔化过快，降低阴极芯30的使用寿命。
39.可选的，阳极10的内腔11为喇叭口结构，内腔11朝外的一端的内径小于内腔11朝向阴极头20的一端的内径，从而可以使阴极头20可以部分伸入到阳极10的内腔11中，使得阳极10和阴极头20以及阴极芯30能够足够靠近，同时保证等离子体炬产生的火焰能够伸出阳极10外。
40.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除
在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
41.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。