一種氣體等離子割炬的製作方法
2023-06-29 07:54:16 1
本實用新型涉及一種等離子割炬，更具體地說，涉及一種氣體冷卻的氣體等離子割炬。
背景技術：
等離子切割具有加工效率高、質量好、成本低等優點，在熱切割中應用越來越廣泛，等離子切割主要依靠高溫高速的等離子弧及其焰流，將被切割工件熔化及蒸發，並吹離基體。等離子割炬是等離子切割系統中的關鍵部件，其主要由割炬絕緣體、絕緣套、電極和噴嘴等關鍵部件組成，電極與噴嘴通過絕緣套絕緣，在電極與噴嘴內腔間形成放電腔，當電極端部的鉿絲通電後，使氣體在放電腔內電離產生高溫等離子體，高溫等離子體從噴嘴的噴口噴出對金屬材料進行切割。
電極與噴嘴是等離子割炬中的易損件，因此需要對電極和噴嘴進行有效的冷卻，以保證電極和噴嘴具有較長的使用壽命；同時，在工作過程中，等離子割炬本體溫升過高也是直接影響等離子割炬使用壽命及加工精度的重要因素之一。中國專利號ZL200420062824.3，授權公告日為2005年8月24日，實用新型名稱為：空氣等離子弧切割炬，該申請案涉及一種空氣等離子弧切割機用的空氣等離子弧切割炬，其具有割炬體、導電槍芯、絕緣套、銅套、絕緣保護套、帶鉿絲的電極和噴嘴，導電槍芯上具有與割炬體的氣流通道相通的氣道，絕緣套套裝在導電槍芯上，銅套套裝在絕緣套的外周，在絕緣套與導電槍芯之間形成的空腔中設有螺旋氣流通道，螺旋氣流通道與噴嘴的內腔及其出口相通；空腔還與冷卻通道相通，冷卻通道出口通向噴嘴外周。該申請案通過螺旋氣流通道加壓加速，以及一部分氣體流向噴嘴外周，對電極和噴嘴進行冷卻，具有較好的冷卻效果；但是，由於散熱不夠均勻全面，在割炬連續長時間工作時，割炬本體易發燙，導致內部零部件易老化，電極和噴嘴長時間工作易損壞，使用壽命無法大幅提高，增加了割炬的維護成本。
技術實現要素：
1.實用新型要解決的技術問題
本實用新型的目的在於克服現有等離子割炬存在的上述問題，提供一種氣體等離子割炬，採用本實用新型的技術方案，將進入割炬內的氣體分為電離工作氣和冷卻保護氣兩部分，並利用螺旋氣流通道增加了氣體在割炬內的換熱面積，大幅提高了割炬的冷卻效率，使割炬本體不發燙，電極和噴嘴等易損件更加耐用，可連續長時間工作，提高了割炬的使用壽命。
2.技術方案
為達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為：
本實用新型的一種氣體等離子割炬，包括割炬體、電極導電座、絕緣套、噴嘴固定座、電極和噴嘴，所述的電極導電座和噴嘴固定座安裝於割炬體內，且電極導電座通過絕緣套套設於噴嘴固定座內，所述的電極安裝於電極導電座上，所述的噴嘴安裝於噴嘴固定座上，在電極與噴嘴之間形成放電腔，所述的電極導電座的內腔與進氣管相連通，且電極導電座上設有連通電極導電座內腔和放電腔的氣孔，所述的絕緣套上設有連通氣孔的第一通孔，所述的噴嘴固定座上設有連通噴嘴外周的第二通孔，所述的絕緣套與噴嘴固定座之間設有分別連通第一通孔和第二通孔的第一螺旋氣流通道。
更進一步地，所述的電極導電座與絕緣套之間設有第二螺旋氣流通道，該第二螺旋氣流通道分別連通氣孔和放電腔。
更進一步地，所述的絕緣套與噴嘴固定座之間還設有分別連通第一通孔和第一螺旋氣流通道的第二空腔、以及分別連通第一螺旋氣流通道和第二通孔的第三空腔；所述的電極導電座與絕緣套之間還設有分別連通氣孔、第一通孔和第二螺旋氣流通道的第一空腔。
更進一步地，所述的第一螺旋氣流通道開設於噴嘴固定座的內側壁上；所述的第二螺旋氣流通道開設於電極導電座的外側壁上。
更進一步地，所述的電極導電座的內腔中還設有中心氣管，該中心氣管的一端伸入電極的內腔中，另一端與進氣管相連通。
更進一步地，所述的噴嘴固定座的外側還設有內壓帽，所述的內壓帽上還設有外壓帽，所述的內壓帽和外壓帽之間還設有位於噴嘴外側的屏蔽帽。
更進一步地，所述的屏蔽帽上設有內外兩圈出氣孔。
更進一步地，所述的電極與電極導電座之間採用螺紋連接，所述的噴嘴與噴嘴固定座之間採用螺紋連接。
更進一步地，所述的絕緣套的材質為陶瓷。
更進一步地，所述的噴嘴固定座上還連接有引弧線。
3.有益效果
採用本實用新型提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下有益效果：
(1)本實用新型的一種氣體等離子割炬，其絕緣套與噴嘴固定座之間設有螺旋氣流通道，在氣體經過電極內腔分流進入噴嘴外周途中，氣體與電極、噴嘴固定座充分換熱，利用螺旋氣流通道增加了氣體在割炬內的換熱面積，大幅提高了割炬的冷卻效率，使割炬本體不發燙，電極和噴嘴等易損件更加耐用，可連續長時間工作，提高了割炬的使用壽命；
(2)本實用新型的一種氣體等離子割炬，其電極導電座與絕緣套之間設有第二螺旋氣流通道，該第二螺旋氣流通道分別連通氣孔和放電腔，在氣體經過電極內腔分流進入放電腔途中，氣體與電極導電座充分接觸，不僅可以快速實現電極的冷卻，還可以形成旋轉氣流，使氣流加壓加速形成高速集中的等離子弧，提高了切割質量；
(3)本實用新型的一種氣體等離子割炬，其通過一根進氣管即可實現電離工作氣和冷卻保護氣的提供，不僅使割炬的冷卻效果得到大幅提升，而且簡化了割炬的冷卻結構，減少了管道的數量；
(4)本實用新型的一種氣體等離子割炬，其絕緣套與噴嘴固定座之間還設有分別連通第一通孔和第一螺旋氣流通道的第二空腔、以及分別連通第一螺旋氣流通道和第二通孔的第三空腔；電極導電座與絕緣套之間還設有分別連通氣孔、第一通孔和第二螺旋氣流通道的第一空腔；這些空腔有助於氣體均勻分布，減小氣體流動阻力，使割炬散熱更加均勻全面；
(5)本實用新型的一種氣體等離子割炬，其第一螺旋氣流通道開設於噴嘴固定座的內側壁上，第二螺旋氣流通道開設於電極導電座的外側壁上，增加了氣體與噴嘴固定座、電極導電座的接觸面積，使噴嘴固定座和電極導電座得到充分散熱，從而提高了電極和噴嘴的冷卻效果，提高了電極和噴嘴的使用壽命；
(6)本實用新型的一種氣體等離子割炬，其電極導電座的內腔中還設有中心氣管，該中心氣管的一端伸入電極的內腔中，另一端與進氣管相連通，延長了氣體在電極中的流動距離，使電極與氣體可以得到充分地接觸，進一步提高散熱效果；
(7)本實用新型的一種氣體等離子割炬，其屏蔽帽上設有內外兩圈出氣孔，採用內外兩圈出氣孔設計，不僅可以提高散熱效率，而且對等離子焰流具有聚攏作用，使等離子弧能量更加集中，還可以有效吹散加工過程中的返渣，提高割炬的切割厚度和切割質量。
附圖說明
圖1為本實用新型的一種氣體等離子割炬的剖視結構示意圖。
示意圖中的標號說明：
1、割炬體；2、電極導電座；2-1、氣孔；2-2、第一空腔；2-3、第二螺旋氣流通道；3、中心氣管；4、絕緣套；4-1、第一通孔；4-2、第二空腔；5、噴嘴固定座；5-1、第一螺旋氣流通道；5-2、第三空腔；5-3、第二通孔；6、電極；7、噴嘴；8、內壓帽；9、外壓帽；10、屏蔽帽；10-1、出氣孔；11、進氣管；12、引弧線。
具體實施方式
為進一步了解本實用新型的內容，結合附圖和實施例對本實用新型作詳細描述。
實施例
結合圖1所示，本實施例的一種氣體等離子割炬，包括割炬體1、電極導電座2、絕緣套4、噴嘴固定座5、電極6和噴嘴7，割炬體1可採用不鏽鋼外殼，在不鏽鋼外殼內填充有絕緣填充物，電極導電座2和噴嘴固定座5安裝於割炬體1內，且電極導電座2通過絕緣套4套設於噴嘴固定座5內，電極導電座2和噴嘴固定座5之間要求具有較高的同心度，以保證電極6和噴嘴7的同心度；電極6安裝於電極導電座2上，噴嘴7安裝於噴嘴固定座5上，在電極6與噴嘴7之間形成放電腔，為了方便電極6和噴嘴7的更換，電極6與電極導電座2之間優選採用螺紋連接，噴嘴7與噴嘴固定座5之間優選採用螺紋連接。電極導電座2的內腔與進氣管11相連通，且電極導電座2上設有連通電極導電座2內腔和放電腔的氣孔2-1，該氣孔2-1在電極導電座2上均勻設置多個最佳，絕緣套4上設有連通氣孔2-1的第一通孔4-1，噴嘴固定座5上設有連通噴嘴7外周的第二通孔5-3，第一通孔4-1和第二通孔5-3也均勻設置多個最佳，且第一通孔4-1和第二通孔5-3採用斜孔最佳，有助於延長氣體流動距離，提高氣體與絕緣套4、噴嘴固定座5的換熱效率；絕緣套4與噴嘴固定座5之間設有分別連通第一通孔4-1和第二通孔5-3的第一螺旋氣流通道5-1，氣體經過電極6內腔後可以分為兩路，一路經過氣孔2-1進入電極6與噴嘴7之間形成放電腔中電離形成等離子氣體，另一路依次經過氣孔2-1、第一通孔4-1、第一螺旋氣流通道5-1和第二通孔5-3進入噴嘴7的外周，作為冷卻和保護氣。在本實施例中，電極導電座2與絕緣套4之間還設有第二螺旋氣流通道2-3，該第二螺旋氣流通道2-3分別連通氣孔2-1和放電腔，氣體經過電極6內腔後，依次經過氣孔2-1和第二螺旋氣流通道2-3進入放電腔，與電極6充分接觸換熱，不僅可以快速實現電極6的冷卻，還可以形成旋轉氣流，使氣流加壓加速形成高速集中的等離子弧，提高了切割質量。本實施例的一種氣體等離子割炬，利用螺旋氣流通道增加了氣體在割炬內的換熱面積，大幅提高了割炬的冷卻效率，使割炬本體不發燙，電極6和噴嘴7等易損件更加耐用，可連續長時間工作，提高了割炬的使用壽命。並且，通過一根進氣管11即可實現電離工作氣和冷卻保護氣的提供，不僅使割炬的冷卻效果得到大幅提升，而且簡化了割炬的冷卻結構，減少了管道的數量。
為了使進入割炬內的氣體分布更加均勻，在絕緣套4與噴嘴固定座5之間還設有分別連通第一通孔4-1和第一螺旋氣流通道5-1的第二空腔4-2、以及分別連通第一螺旋氣流通道5-1和第二通孔5-3的第三空腔5-2；電極導電座2與絕緣套4之間還設有分別連通氣孔2-1、第一通孔4-1和第二螺旋氣流通道2-3的第一空腔2-2，第一空腔2-2、第二空腔4-2和第三空腔5-2採用環形結構最佳，這些空腔有助於氣體均勻分布，減小氣體流動阻力，使割炬散熱更加均勻全面。另外，優選地，第一螺旋氣流通道5-1開設於噴嘴固定座5的內側壁上，第二螺旋氣流通道2-3開設於電極導電座2的外側壁上，噴嘴固定座5與電極導電座2均為導熱性能優良的銅，增加了氣體與噴嘴固定座5、電極導電座2的接觸面積，使噴嘴固定座5和電極導電座2得到充分散熱，從而提高了電極6和噴嘴7的冷卻效果，提高了電極6和噴嘴7的使用壽命。
為了進一步提高割炬的散熱效果，在電極導電座2的內腔中還設有中心氣管3，該中心氣管3的一端伸入電極6的內腔中，另一端與進氣管11相連通，採用中心氣管3後，延長了氣體在電極6中的流動距離，改善了電極6內腔中的氣體流動性，使電極6與氣體可以得到充分地接觸，進一步提高了散熱效果。
與現有技術類似，本實施例的氣體等離子割炬，其噴嘴7處也設有屏蔽帽10，具體地，在噴嘴固定座5的外側設有內壓帽8，內壓帽8上設有外壓帽9，內壓帽8和外壓帽9之間還設有位於噴嘴7外側的屏蔽帽10，內壓帽8與噴嘴固定座5之間絕緣；不同地是，屏蔽帽10上設有內外兩圈出氣孔10-1，採用內外兩圈出氣孔10-1設計，不僅可以提高散熱效率，而且對等離子焰流具有聚攏作用，使等離子弧能量更加集中，還可以有效吹散加工過程中的返渣，提高割炬的切割厚度和切割質量。此外，絕緣套4的材質為陶瓷，可以滿足大電流割炬的絕緣要求；噴嘴固定座5上還連接有引弧線12。
接續圖1所示，本實施例的一種氣體等離子割炬，工作時，電極6接電源負極，噴嘴7或被切割工件接電源正極，工作氣體從進氣管11輸入割炬內，在割炬內流經中心氣管3後，由電極6內腔底部折返到連通電極導電座2內腔中，經過氣孔2-1進入第一空腔2-2，在第一空腔2-2內分為兩路；一路經過第二螺旋氣流通道2-3加壓加速後進入電極6與噴嘴7之間的放電腔電離形成等離子弧並由噴嘴7的噴口噴出；另一路依次經過第一通孔4-1、第二空腔4-2、第一螺旋氣流通道5-1、第三空腔5-2和第二通孔5-3進入噴嘴7外周形成冷卻保護氣，並由屏蔽帽10的出氣孔10-1吹出，對噴嘴7及屏蔽帽10進行冷卻，並將割炬內的熱量帶出。可以看出，本實施例的一種氣體等離子割炬，其氣體在割炬內流動距離長，與割炬換熱面積大，因此可以有效快速地將割炬內的熱量帶出，大幅提高了割炬的冷卻效率，使割炬本體不發燙，電極和噴嘴等易損件更加耐用，可連續長時間工作，提高了割炬的使用壽命。
以上示意性地對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本實用新型創造宗旨的情況下，不經創造性地設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本實用新型的保護範圍。