专利名称：等离子弧焊炬及组装和拆卸等离子弧焊炬的方法
技术领域：
本发明涉及等离子弧焊炬以及组装和拆卸这种焊炬的方法。
背景技术：
等离子弧焊炬通常包括焊炬主体组件和喷嘴，该焊炬主体组件支撑用于发射施加到工件上以进行操作的电弧的电极，该喷嘴用于朝向工件引导等离子气体流，使得等离子气流包围电弧。电极和喷嘴通常被认为是“消耗品”，它们在焊炬工作过程中会损耗，因此，为了使焊炬恢复到符合要求运行的适当条件，必须周期性地更换电极和喷嘴。典型地，等离子弧焊炬包括多个前端部件，为了可以更换消耗品，必须取下这些前端部件。在许多现有的等离子弧焊炬中，各种前端部件必须每次取下一个，然后在更换消耗品之后，每次重装一个。因此，该过程效率相对低且不方便。
发明内容
本发明通过提供一种等离子弧焊炬以及用于组装和拆卸该等离子弧焊炬的方法解决了上述需要并获得了其他优势，其中，在本发明的一个实施例中，多个前端部件形成能在单次操作中从焊炬上取下以可以接近电极的单元。然后，在更换电极之后，能在单次操作中将该单元重新安装在焊炬中。
根据本发明的一个实施例，等离子弧焊炬包括焊炬主体组件和电极组件，该焊炬主体组件包括大体圆筒状焊炬主体和布置在该焊炬主体中的绝缘体，该电极组件安装在焊炬主体组件中，电极组件的电极从绝缘体的前端突出。喷嘴与焊炬主体组件接合并限定贯通其中的中央孔，该中央孔用于引导从该中央孔通过喷出口的等离子气体流，该喷出口限定在喷嘴的前端，该电极被容纳在中央孔内，使得电极自由端处的发射元件接近喷出口。该喷嘴包括外螺纹部分和与该外螺纹部分向后隔开的前向表面。
焊炬还包括大体中空圆筒状保持喷嘴的杯状组件，其包括与焊炬主体组件形成可释放连接的后部和限定开口的前部，喷嘴的外螺纹部分突出通过该开口，该前部还限定后向表面，该后向表面围绕该开口并与喷嘴的前向表面相对。内螺纹保持器与喷嘴的外螺纹部分以及保持喷嘴的杯状组件的前部接合，以迫使喷嘴的前向表面朝向保持喷嘴的杯状组件的后向表面，从而将保持喷嘴的杯状组件和喷嘴一起作为单元保持。通过使保持喷嘴的杯状组件与焊炬主体组件之间的可释放连接脱开，可将所述单元从焊炬主体组件上取下，以可以接近电极组件。
在一个实施例中，保持喷嘴的杯状组件与焊炬主体组件之间的可释放连接可包括螺纹连接。
前端部件的可取下单元还可包括用于引导次级或保护气体流围绕等离子气体的初级流朝向工件的元件。在一个实施例中，该单元还包括保护气体喷嘴，其与喷嘴接合并同心地围绕喷嘴，使得保护气体流动通道限定在保护气体喷嘴的径向内表面与喷嘴的径向外表面之间。该单元还包括防护保持器，其与保护气体喷嘴接合，以保持与喷嘴接合的保护气体喷嘴，防护保持器与保持喷嘴的杯状组件形成可释放连接。该可释放连接可包括螺纹连接。
扩散器可布置在保护气体喷嘴和喷嘴之间，用于调节保护气体流动通过保护气体流动通道。例如，扩散器能使带切向或涡旋速度分量的保护气体引导通过保护气体流动通道。扩散器可由绝缘材料制成以使喷嘴与绝缘气体喷嘴彼此电绝缘。
在本发明的一个实施例中，保持喷嘴的杯状组件包括保持杯和杯状保持件，该保持杯限定开口和后向表面，该杯状保持件与保持杯分开形成，杯状保持件与焊炬主体组件形成可释放连接，杯状保持件附接到保持杯上。杯状保持件可包括导电材料。保持杯可包括电绝缘材料。
根据本发明的方法，提供了组装夹具，该组装夹具具有被构造并设置成与保持喷嘴的杯状组件的后部形成可释放连接的连接部，该组装夹具限定用于接合喷嘴后端的支撑表面和用于接合喷嘴以使喷嘴相对于该组装夹具同心地定位的对中部分。组装该等离子弧焊炬的方法包括在喷嘴的后端位于支撑表面上且组装夹具的对中部分与喷嘴接合的条件下将喷嘴定位在组装夹具上，将保持喷嘴的杯状组件布置在组装夹具上的喷嘴上方，使得喷嘴的外螺纹部分突出通过开口，并且保持喷嘴的杯状组件的后向表面与喷嘴的前向表面相对，以及在保持喷嘴的杯状组件的后部与组装夹具的连接部之间形成可释放连接。然后，使内螺纹保持器与喷嘴的外螺纹部分和保持喷嘴的杯状组件的前部接合，以将保持喷嘴的杯状组件和喷嘴一起作为单元保持，并且该单元被从组装夹具上取下并通过在保持喷嘴的杯状组件与焊炬主体组件之间形成可释放连接而与焊炬主体组件组装。
根据本发明另一实施例的拆卸等离子弧焊炬的方法包括使保持喷嘴的杯状组件与焊炬主体组件之间的可释放连接脱开，以及从焊炬主体组件上取下所述单元从而可以接近电极组件。然后，电极组件可整体或部分地取下和更换，并且该单元可与焊炬主体组件重新组装。
由此，现在将参照附图对本发明进行一般性的描述，这些附图不必是按比例的制图，其中图1是已知保护气体等离子弧焊炬的剖视侧视图；图1A是示出图1的焊炬的下部的放大图；图2是图1的焊炬沿相对于图1的平面转动的平面截取的剖视侧视图；图3是根据本发明的一个实施例的支撑前端焊炬部件的预组装单元的组配夹具的剖视侧视图；图4是组配夹具的侧视图。
具体实施例方式
现在，将在下文参照附图更加充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的一些但并非所有实施例。当然，本发明可体现为许多不同形式，并且不应解释为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例，使得该公开将满足适用的法定要求。在所有附图中，相同的数字表示相同的元件。
参照图1和1A，可应用本发明的已知的类型等离子弧焊炬由附图标记10总体表示。该焊炬可以是如在美国专利No.6,346,685公开的通常的保护气体焊炬，该专利的内容在此引入以供参考。在焊炬的操作的工作模式过程中，焊炬10提供包围电弧的保护气体的涡旋屏障或气流。焊炬10包括可以通过灌注混合物等形成的大体圆筒状的上或后绝缘体12、连接到后绝缘体12并通常由导电材料如金属制成的大体圆筒状的焊炬主体14、连接到焊炬主体14的大体圆筒状的下或前绝缘体16、延伸穿过焊炬主体14和前绝缘体16中的通道的电极组件18，该电极组件支撑位于电极组件的自由端的电极20、以及邻近电极20连接到绝缘体16的喷嘴组件22。焊炬主体14和绝缘体12、16共同形成焊炬主体组件，各种前端部件可拆除地安装到该焊炬主体组件上，如以下进一步描述的那样。
等离子气体连接管24延伸穿过后绝缘体12并通过螺纹连接到焊炬主体14的等离子气体通道26中。等离子气体通道26延伸通过焊炬主体14至其下端面28，以向绝缘体16中的对应通道提供等离子气体(有时称作切割气体)，例如氧气、空气、氮气、或氩气，如以下进一步描述的那样。
保护气体连接管30延伸通过后绝缘体12并通过螺纹连接到焊炬主体14的保护气体通道32中。该保护气体通道32延伸通过焊炬主体14至下端面28，以向绝缘体16中的对应通道提供保护气体，例如氩气。
绝缘体16具有与焊炬主体的下端面28抵靠的上端面34。等离子气体通道36从上端面34延伸通过绝缘体16进入绝缘体16的下端中的圆筒状埋头孔37。如以下进一步描述的那样，埋头孔37与喷嘴组件22的上端一起形成等离子气体腔室40，等离子气体从该腔室40供给到焊炬的初级喷嘴或等离子气体喷嘴。来自适当源的等离子气体通过流经等离子气体连接管24、焊炬主体14中的等离子气体通道26、进入与通道26对准的绝缘体16的等离子气体通道36、然后进入腔室40来进入等离子气体腔室40。电接触环组件38布置在埋头孔37中，用于建立与喷嘴组件22的电连接。
喷嘴组件22是两件式组件，其包括上喷嘴构件42和分开形成的下喷嘴尖端48。上喷嘴构件42具有滑动地容纳到金属型芯套筒44内的大体圆筒状上部，该金属型芯套筒44插入到绝缘体16的埋头孔37中。O形环46密封上喷嘴构件42与金属型芯套筒44之间的相互滑动连接。下喷嘴尖端48是大体截头圆锥体形式并被螺纹拧入到上喷嘴构件42中，并且，该下喷嘴尖端48在其尖端处包括喷嘴喷出口50。作为两件式喷嘴组件22的替代方案，喷嘴组件可形成为上喷嘴构件42与下喷嘴尖端48形成为整体构造的单件式喷嘴。在任何情况下，等离子气流路径从等离子气体腔室40穿过上喷嘴构件42和喷嘴尖端48，用于将等离子气体射流导出喷嘴喷出口50以帮助对工件进行加工操作。
等离子气体射流优选具有以已知方式通过中空圆筒状陶瓷气体挡板52引起的涡旋分量，该气体挡板52部分地布置在绝缘体16的埋头孔凹部54中。挡板52的下端抵靠上喷嘴构件42的环状凸缘面，环状空间形成在挡板52与上喷嘴构件42的内表面之间。挡板52具有用于将等离子气体从腔室40以具有涡旋速度分量的方式导入上喷嘴构件42的中央通道的非径向孔(未示出)。
电极组件18包括上管状电极保持件56，该上管状电极保持件56的上端通过螺纹连接到焊炬主体14中的轴向盲孔58内。上电极保持件56延伸到贯穿绝缘体16形成的轴向孔60中，电极保持件56的下端包括向内扩大的带螺纹的连接器62，该连接器62的外径比套在其外部的陶瓷气体挡板52的内径略小。电极保持件还包括在连接器62上方留有间隔的内螺纹，该内螺纹用于螺纹地安装如以下进一步描述的那样向电极20供给冷却剂的下管64，该下管64从绝缘体16的轴向孔向外延伸进入喷嘴尖端48的中央通道。电极20可以是美国专利No.5,097,111中所描述的类型，该美国专利已转让给本申请的受让人，并在此引入以供参考。电极20包括杯状主体，该杯状主体的开口上端通过螺纹拧入到电极保持件56下端处的连接器62中，该杯状主体的带帽下端紧邻下冷却剂管64的下端。冷却剂循环空间存在于电极20的内壁与冷却剂管64的外壁之间和冷却管64的外壁与电极保持件56的内壁之间。电极保持件56包括用于将冷却剂从电极保持件内的空间供给到空间68的多个孔66，该空间68位于电极保持件与绝缘体16中的轴向孔60的内壁之间。位于孔66与连接器62之间的密封件69靠着孔60的内壁密封，以防止空间68中的冷却剂朝向连接器62流过密封件69。电极保持件56的外表面上的凸起环状肋或堰71位于孔66的与密封层69不同的另一侧，其理由将在以下变得明显。冷却剂供给通道70(图2)从空间68穿过绝缘体16的圆筒状外表面而延伸穿过绝缘体，以向喷嘴组件22供给冷却剂，如以下进一步描述的那样。
焊炬10可包括提供焊炬主体14与绝缘体16之间的流体连接的改进的密封的特征，以降低以下可能性如冷却剂等液体弄湿这些主体的邻接表面和到达如保持喷嘴的杯状保持件78等喷嘴电势处的部分，由此建立从处于电极电势处的焊炬主体到杯状保持件78的漏电路径，这可能使启动焊炬困难。为此，连接组件将焊炬主体14的等离子气体通道26流体连接到绝缘体16的等离子气体通道36并包括连接管102，该连接管102的一个端部插入到通道26中，另一端部插入到通道36中。每个端部包括环绕连接管的弹性可压缩密封件。在图1所示的本发明的优选实施例中，每个密封件包括具有一对O形环104的轴封密封件，该对O形环104沿连接管102间隔开并被保持在形成在连接管102中的槽中。O形环104被压缩在连接管102与通道26和36的内表面之间。当连接管102被插入到每个通道中时，空气倾向于被截留在每个密封件的O形环104之间，由此产生隔离空气空间。
通道26和36中的每一个包括插入连接管102的容纳部分，其包括具有锥形或钟形的入口部分105的大体筒状通道。钟形入口部分105便于将连接管102和O形环104插入到通道的容纳部分中。
焊炬还可包括布置在绝缘体16的外表面与绝缘构件84的内表面之间的O形环106，以防止液体在其间移动并与杯状保持件78接触。由此，该密封布置消除了现有等离子弧焊炬的“面密封件”，在该现有等离子弧焊炬的“面密封件”中，焊炬主体与绝缘体的抵接面压缩保持在一个或两个面中的凹部中O形环。这种面密封件可允许液体弄湿结合面，尤其是例如在焊炬的修理和维护过程中将绝缘体从焊炬主体卸下然后再组装时。另外，面密封件的O形环易于无意地从其希望位置移开，由此妨碍了正确密封。利用如在此描述的轴封密封件，O形环通过其自身的弹性可以保持在槽中的适当位置并且不容易无意地移开。
焊炬还可以包括使从焊炬主体14通过保护气体至保持喷嘴的杯状保持件78的电势路径延长的特性。为此，细长绝缘导管108布置在绝缘体16的保护气体通道72内，并延伸通过焊炬主体14中的保护气体通道32，进入保护气体连接管30，保护气体穿过该保护气体连接管30供给到焊炬。在通道32和72内的导管108的部分通过弹性可压缩密封件来密封，以防止保护气体在通道的内壁与导管之间通过。在图1所示的实施例中，密封件包括成对的间隔开的O形环110，其保持于导管108的外表面中的槽中并被压缩在导管与通道的内壁之间。由此，导管108防止在焊炬主体14的下端与杯状保持件78之间的较短长度上建立漏电路径。相反，漏电路径位于导管108的上端处的保护气体连接管30与杯状保持件78之间，并穿过通道32和72。以该方式充分延长路径导致路径总阻抗的明显增大，由此，减小了在启动焊炬过程中通过保护气体漏电的可能性。
现在主要参照图2，描述用于冷却电极20和喷嘴组件22的冷却剂回路。焊炬10包括冷却剂进口连接管112，该连接管112延伸穿过后绝缘体12并固定到焊炬主体14中的冷却剂进口通道114内。冷却剂进口通道114连接到焊炬主体中的中央轴向孔58。由此，冷却剂被供给到孔58中并由该处穿过电极保持件56、穿过冷却剂管64的内部通道、进入到管64与电极20之间的空间而进入到内部通道中。热从电极的下端(从此处发射电弧)传递到液体冷却剂，然后液体流过冷却剂管64的下端与电极20之间的通道，向上穿过冷却剂管64与电极20之间的环状空间，然后进入到冷却剂管64与电极保持件18之间的环状空间。
然后，冷却剂通过孔66流出进入到空间68中，通过绝缘体16进入通道70。密封件69防止空间68中的冷却剂朝向保持件56的下端处的连接器62流动，并且尽管在堰71与孔60的内壁之间不存在强制密封，堰71可充分防止冷却剂沿其他方向流过堰71。因此，迫使空间68中的冷却剂大部分流入通道70中。绝缘体16包括槽或扁平部分116，该部分116允许冷却剂从通道70在绝缘体16与喷嘴保持杯80之间流动，并进入包围上喷嘴构件42的冷却剂腔室118。冷却剂围绕上喷嘴构件42流动以冷却喷嘴组件。
冷却剂从喷嘴组件经由与部分116成角度偏移的第二槽或扁平部分120返回，并进入绝缘体16中的冷却剂返回通道122。冷却剂返回通道122伸入到通过堰71与冷却剂供给通道70隔开的轴向孔60的一部分。然后，冷却剂在电极保持件56与焊炬主体14中的孔58和孔60的内壁之间流动，进入与形成在焊炬主体14中的冷却剂返回通道128相连的环状空间126，经由固定在冷却剂返回通道128中的冷却剂返回连接管130流出。典型地，返回的冷却剂在被冷却之后以闭合回路循环回到焊炬。
在启动焊炬10的过程中，在电极20与喷嘴尖端48之间建立电势差，使得形成横跨二者之间的间隙的电弧。然后，等离子气体流过喷嘴组件22，并且电弧从喷嘴喷出口50向外喷出，直至电弧加到工件上，此时，喷嘴组件22从电源断开，使得电弧存在于电极20与工件之间。然后，焊炬处于操作的运行模式。
为了控制正在进行的运行操作，已知采用控制诸如保护气体的控制流体以用气体的涡旋屏障包围电弧。为此，绝缘体16包括保护气体通道72，该保护气体通道72从上端面34轴向延伸到绝缘体中，然后转向倾斜并延伸穿过绝缘体的圆筒状外表面。保持喷嘴的杯状组件74围绕绝缘体16以在绝缘体16与保持喷嘴的杯状组件74之间产生大致环状的保护气体腔室76。保护气体通过绝缘体16的保护气体通道72供给到保护气体腔室76中。
保持喷嘴的杯状组件74包括保持喷嘴的杯状保持件78和喷嘴保持杯80，该喷嘴保持杯80通过止动环81等固定到保持件78内。保持喷嘴的杯状保持件78是大体圆筒状的套筒，优选由金属形成，在围绕焊炬主体14的焊炬外壳82的下端上带有螺纹。绝缘体84被夹在外壳82与焊炬主体14之间。喷嘴保持杯80优选由塑料形成并具有大体圆筒状的上部和大体截头圆锥体的下部，该上部通过止动环81被固定到杯状保持件78内，该下部朝向焊炬端部延伸并包括向内定向的凸缘86。凸缘86面对上喷嘴构件42上的向外定向的凸缘88，并与布置在二者之间的O形环90接触。这样，在将保持喷嘴的杯状组件74拧到外壳82上时，喷嘴保持杯80将喷嘴组件22向上拉入到绝缘体16中的金属型芯套筒44中。由此使喷嘴组件22与固定在绝缘体16的埋头孔37内的电接触环相接触。
喷嘴保持杯80在杯状保持件78内松散地配合并且在其外表面包括用于保护气体从腔室76朝向焊炬端部的通道的纵向槽92。可选择地或者附加地，槽(未示出)可形成在杯状保持件78的内表面。喷嘴保持杯80和杯状保持件78共同形成保持喷嘴的杯状组件。大体截头圆锥体形式的保护气体喷嘴94同心地围绕喷嘴尖端48并与喷嘴尖端48向外彼此隔开，并且该保护气体喷嘴94被防护保持器96保持，该防护保持器96拧在杯状保持件78的下端上。因此，保护气体流动路径98从保持杯80中的纵向槽92开始、在防护保持器96和保持杯80以及上喷嘴构件42之间、以及在保护气体喷嘴94与等离子气体喷嘴尖端48之间延伸。
保护气体喷嘴94包括扩散器100，该扩散器100以已知的方式向流入保护气体喷嘴94与喷嘴尖端48之间的流动路径的保护气体施加涡旋。由此，产生包围等离子气体射流和从喷嘴喷出口50发射的电弧的保护气体涡旋屏障。扩散器100可由绝缘材料制成，以使喷嘴和保护气体喷嘴彼此电绝缘。
在图1和1A的已知焊炬10中，当需要更换电极20时，首先必需将防护保持器96从杯状保持件78上松开并取下防护保持器96、保护气体喷嘴94和扩散器100。接着，将杯状保持件78从焊炬外壳82松下，并取下杯状保持件78和保持杯80。然后，将喷嘴组件22取下以可以接近电极20。然后，可将电极从电极保持件56上松开，并将更换的电极拧入到电极保持件中。然后，以与上述拆卸顺序相反的顺序重新组装焊炬。将会理解到，由于必需进行大量分离步骤，所以这种拆卸和组装过程相对费时。
本发明致力于该问题。如图3所示，通过提供作为结合单元的保持喷嘴的杯状组件78、80和喷嘴122来使焊炬的组装和拆卸容易，该结合单元可作为单元从焊炬组装体上取下并可作为单元替换。在所示实施例中，喷嘴122是单件式构造，但可选择地，喷嘴可以是如前所述通常的两件式喷嘴22，只要如下所述，喷嘴具有便于安装到保持喷嘴的杯状组件78、80的特征。
关于这点，保持杯80在其前端限定开口124和围绕开口124的后向表面126。开口124和喷嘴122构造成喷嘴的前部可通过该开口并从保持杯80的前端突出，并且喷嘴的前向表面128与保持杯的后向表面126相对。从保持杯前端突出的喷嘴的前部包括邻近保持杯的前端面的外螺纹部分130。内螺纹保持器132被拧到喷嘴的外螺纹部分130上，使得保持器抵靠保持杯80的前端面并由此促使喷嘴的前向表面128抵靠保持杯的后向表面126。诸如O形环(参见图1A中的元件90)的弹性可压缩密封元件可布置在这些表面之间以密封喷嘴与保持杯之间的界面。由此，保持器132与喷嘴部分130的接合将喷嘴固定到保持喷嘴的杯状组件78、80上，从而形成能以单一步骤安装到焊炬主体组件中和从焊炬主体组件上取下的单元134。
图3还示出便于单元134组装的组装夹具140的使用。组装夹具可以固定地固定到适当的承载件(例如工作台)上，使得在使用过程中可以防止其移动或转动。如图4中的单独的侧视图所示，组装夹具包括由诸如铜、铝合金、钢等适宜材料构成的充分刚性体。夹具具有大体圆筒状部分142，该圆筒状部分142的外径略小于杯状保持件78在圆筒状部分142可被容纳在杯状保持件内处的内径。杯保持件78包括用于与焊炬外壳82(参见图1A)的外螺纹部分形成可释放连接的内螺纹部分79(图3)。组装夹具的圆筒状部分142包括被构造成与杯状保持件的内螺纹部分79形成可释放连接的外螺纹部分144。
从夹具的外螺纹部分144向前延伸的是外径较小的大体圆筒状部分146。部分146的前端限定与组装夹具的中心纵轴同心并与圆筒状部分142和螺纹部分144同心的大体环状支撑表面148。对中部分150从夹具的前端向前突出并被构造成装配到喷嘴122的中央孔中并与该孔的内表面接合，以使喷嘴122相对于夹具的轴线同心地定位。
参照图3，为了组装单元134，在喷嘴的后端与支撑表面148接合并且夹具的对中部分150插入到喷嘴的孔中的条件下将喷嘴122布置在夹具140上。诸如O形环(未示出，但参见图1A中的元件90)的密封元件布置喷嘴的前向表面128上。然后，保持喷嘴的杯状组件78、80布置在喷嘴之上，使得喷嘴的前端部分穿过保持杯80的开口124，并且杯状保持件78被螺纹连接到夹具的螺纹部分144上。喷嘴的外螺纹部分130从保持杯的开口124突出。然后，内螺纹保持器132被螺纹连接到喷嘴的外螺纹部分130上，从而迫使喷嘴和保持杯一起压缩O形环。最后，将杯状保持件78从夹具上拧下。包括保持喷嘴的杯状组件78、80、喷嘴122和保持器132的整个单元134由此从夹具上取下。
然后，单元134可与其他部件组合。例如，扩散器100可布置在喷嘴122和保护气体喷嘴94附近，并且通过在防护保持器96与杯状保持件78之间形成可释放的连接，防护保持器96可以连接到单元134。关于这点，防护保持器可在其后端带内螺纹，用于与杯状保持件的外螺纹前端接合，如图1A所示。因此，焊炬的所有前端部件形成预组装的单个单元，然后可通过将杯状保持件78拧到焊炬外壳82上而安装在焊炬主体组件上。
通过与上述组装步骤顺序相反的顺序可以实现拆卸。更具体地，通过将杯状保持件78从焊炬外壳82上松开来使包含所有前端部件的单元从焊炬主体组件上取下，由此可以接近电极20。然后，可以取下并更换电极，然后将该单元重新组装到焊炬主体组件上。
在喷嘴122需要更换的场合，如上所述，从焊炬上取下该单元，并通过将杯状保持件78拧到夹具的螺纹部分144上而将该单元固定到组装夹具140上。防护保持器96从杯状保持件78上松开，并且防护保持器96、保护气体喷嘴94和扩散器100被取下。然后，保持器132被松开并取下，并且杯状保持件78从夹具上松开且与保持杯80一起取下。然后，喷嘴可被从夹具上取下，并且更换喷嘴被布置在夹具上。然后，前端部件的单元被如前所述地重新组装并安装在焊炬主体组件中。
对于本领域技术人员，受益于关于本发明的前述描述和相关附图中呈现的示教，可以想到在此阐述的本发明的多种变型和其他实施例。因此，应理解，本发明并不限于所公开的具体实施例，而是这些变型和其他实施例包含在所附权利要求的范围内。尽管在此采用了特定术语，它们仅用于一般性的和描述性的目的而并非是为了限制性的目的。
权利要求
1.一种等离子弧焊炬，其包括焊炬主体组件，其包括大体圆筒状焊炬主体和布置在该焊炬主体中的绝缘体；电极组件，其安装在焊炬主体组件中，该电极组件的电极从绝缘体的前端突出；喷嘴，其与焊炬主体组件接合并限定贯通其中的中央孔，用于引导从该中央孔通过喷出口的等离子气体流，该喷出口限定在喷嘴的前端，该喷嘴包括外螺纹部分和与该外螺纹部分向后隔开的前向表面；中空的大体圆筒状的保持喷嘴的杯状组件，其包括与焊炬主体组件形成可释放连接的后部和限定开口的前部，喷嘴的外螺纹部分突出通过该开口，该前部还限定后向表面，该后向表面围绕该开口并与喷嘴的前向表面相对；以及内螺纹保持器，其与喷嘴的外螺纹部分接合并与保持喷嘴的杯状组件的前部接合，以迫使喷嘴的前向表面朝向保持喷嘴的杯状组件的后向表面，从而将保持喷嘴的杯状组件和喷嘴一起作为整体单元保持，通过使保持喷嘴的杯状组件与焊炬主体组件之间的可释放连接脱开，可将所述单元从焊炬主体组件上取下，以可以接近电极组件。
2.根据权利要求1所述的等离子弧焊炬，其特征在于，保持喷嘴的杯状组件与焊炬主体组件之间的可释放连接包括螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的等离子弧焊炬，还包括保护气体喷嘴，其与喷嘴接合并同心地围绕喷嘴，使得保护气体流动通道被限定在保护气体喷嘴的径向内表面与喷嘴的径向外表面之间；以及防护保持器，其与保护气体喷嘴接合，以保持与喷嘴接合的保护气体喷嘴，该防护保持器与保持喷嘴的杯状组件形成可释放连接；保护气体喷嘴和防护保持器形成所述单元的部分，所述单元可从焊炬主体组件上取下用以接近电极。
4.根据权利要求3所述的等离子弧焊炬，还包括扩散器，所述扩散器布置在保护气体喷嘴和喷嘴之间，用于调节通过保护气体流动通道的保护气体流。
5.根据权利要求3所述的等离子弧焊炬，其特征在于，保持喷嘴的杯状组件包括外螺纹部分，并且防护保持器包括与保持喷嘴的杯状组件的所述外螺纹部分形成所述可释放连接的内螺纹部分。
6.根据权利要求1所述的等离子弧焊炬，还包括密封元件，该密封元件布置在保持喷嘴的杯状组件的后向表面与喷嘴的前向表面之间。
7.根据权利要求1所述的等离子弧焊炬，其特征在于，保持喷嘴的杯状组件包括保持杯和杯状保持件，该保持杯限定开口和后向表面，该杯状保持件与保持杯分开地形成，该杯状保持件与焊炬主体组件形成可释放连接，该杯状保持件连接到保持杯上。
8.根据权利要求7所述的等离子弧焊炬，其特征在于，所述杯状保持件是导电的，所述保持杯是电绝缘的。
9.一种组装等离子弧焊炬的方法，该等离子弧焊炬包括焊炬主体组件和电极组件，该焊炬主体组件包括大体圆筒状焊炬主体和布置在该焊炬主体中的绝缘体，该电极组件安装在焊炬主体组件中，电极组件的电极从绝缘体的前端突出，所述方法包括以下步骤提供喷嘴，该喷嘴被构造并设置成与焊炬主体组件接合，并限定贯通其中的中央孔，该中央孔用于借助于限定在喷嘴的前端喷出口而从该中央孔中排出的等离子气体流，该喷嘴包括外螺纹部分和与该外螺纹部分向后隔开的前向表面；提供中空的大体圆筒状的保持喷嘴的杯状组件，该保持喷嘴的杯状组件包括被构造并设置成与焊炬主体组件形成可释放连接的后部和限定有开口的前部，该开口的尺寸适于容纳喷嘴的外螺纹部分，该前部还限定围绕该开口的后向表面，用以与喷嘴的前向表面相对；提供内螺纹保持器，该内螺纹保持器被构造并设置成与喷嘴的外螺纹部分接合；将保持喷嘴的杯状组件的后向表面定位成与喷嘴的前向表面相对，使得喷嘴的外螺纹部分从开口中突出；使内螺纹保持器与喷嘴的外螺纹部分接合以及与保持喷嘴的杯状组件的前部接合，以将保持喷嘴的杯状组件和喷嘴一起作为整体单元保持；以及通过在保持喷嘴的杯状组件与焊炬主体组件之间形成可释放连接而组装所述单元和焊炬主体组件。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，定位步骤包括提供组装夹具，该组装夹具具有被构造并设置成与保持喷嘴的杯状组件的后部形成可释放连接的连接部，该组装夹具限定用于接合喷嘴后端的支撑表面和用于接合喷嘴以使喷嘴相对于该组装夹具同心地定位的对中部分；将喷嘴定位在组装夹具上，其中，喷嘴的后端位于支撑表面上，组装夹具的对中部分与喷嘴接合；以及将保持喷嘴的杯状组件布置在组装夹具上的喷嘴上方，使得喷嘴的外螺纹部分突出通过开口，并且保持喷嘴的杯状组件的后向表面与喷嘴的前向表面相对，以及在保持喷嘴的杯状组件的后部与组装夹具的连接部之间形成可释放连接。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在喷嘴和保持喷嘴的杯状组件定位在组装夹具上的同时，进行内螺纹保持器与喷嘴的外螺纹部分接合以形成所述单元的步骤，并且所述方法还包括在组装所述单元和焊炬主体组件之前，将所述单元从组装夹具上取下的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在将所述单元从组装夹具上取下之后且在组装所述单元和焊炬主体组件之前，所述方法还包括以下步骤使保护气体喷嘴与喷嘴接合并同心地围绕喷嘴，使得在保护气体喷嘴的径向内表面与喷嘴的径向外表面之间限定保护气体流动通道；以及使防护保持器与保护气体喷嘴接合，以保持保护气体喷嘴与喷嘴的接合。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，使防护保持器与保护气体喷嘴接合的步骤包括在防护保持器与保持喷嘴的杯状组件之间形成可释放连接。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在防护保持器与保持喷嘴的杯状组件之间形成可释放连接的步骤包括使防护保持器的内螺纹部分与保持喷嘴的杯状组件的外螺纹部分接合。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在保持喷嘴的杯状组件的后部与组装夹具的连接部之间形成可释放连接的步骤包括使保持喷嘴的杯状组件的后部上的螺纹与组装夹具上的螺纹接合。
16.根据权利要求9所述的方法，还包括在将保持喷嘴的杯状组件的后向表面定位成与喷嘴的前向表面相对的步骤之前将密封元件定位在喷嘴的前向表面上的步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，密封元件是弹性可压缩的，并且使内螺纹保持器与喷嘴的外螺纹部分接合以及与保持喷嘴的杯状组件的前部接合的步骤使密封元件在保持喷嘴的杯状组件与喷嘴之间被压缩。
18.根据权利要求9所述的方法，还包括拆卸等离子弧焊炬，该拆卸步骤包括以下步骤使保持喷嘴的杯状组件与焊炬主体组件之间的可释放连接脱开；以及从焊炬主体组件上取下所述单元，以可以接近电极组件。
19.根据权利要求9所述的方法，还包括更换电极组件，该更换步骤包括以下步骤使保持喷嘴的杯状组件和焊炬主体组件之间的可释放连接脱开；从焊炬主体组件上取下所述单元，以可以接近电极组件；从焊炬主体组件上取下电极组件并将更换的电极组件安装在焊炬主体组件中，以及通过在保持喷嘴的杯状组件和焊炬主体组件之间重新建立可释放连接而将所述单元与焊炬主体组件重新组装。
全文摘要
一种等离子弧焊炬以及用于组装和拆卸该等离子弧焊炬的方法，其中，焊炬的多个前端部件形成能在单个操作中从焊炬上取下以可以接近电极的单元；然后，在电极更换之后，能在单个操作中将该单元重新安装在焊炬中；在将该单元安装在焊炬中之前，采用组装夹具以便于前端部件的单元的预组装。
文档编号H05H1/34GK1988752SQ200610168588
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者小·W·S·塞弗伦斯 申请人:依赛彼集团公司