對液體冷卻的等離子電弧焊炬的部件進(jìn)行密封和緊固的設(shè)備以及改進(jìn)的焊炬設(shè)計(jì)的制作方法
【專利摘要】一種等離子電弧焊炬(100，400)包括陰極適配器本體(501)，該陰極適配器本體具有帶多個(gè)密封劑環(huán)的至少兩個(gè)密封劑通道。該焊炬(100，400)還包括陰極本體(505)，該陰極本體具有帶多個(gè)密封劑環(huán)的至少兩個(gè)密封劑通道。該焊炬(100，400)進(jìn)一步包括維弧連接器(509)，該維弧連接器具有帶多個(gè)密封劑環(huán)的至少兩個(gè)密封劑通道。該焊炬(100，400)額外地包括后分隔器(513，513')，該后分隔器包括帶多個(gè)密封劑環(huán)的至少兩個(gè)密封劑通道，這些密封劑環(huán)接合陽極本體(519)并且以一個(gè)距離彼此間隔開，該距離在該后分隔器(513，513')的總長度的百分之2至百分之50的范圍中。該后分隔器(513，513')還包括帶多個(gè)密封劑環(huán)的至少兩個(gè)密封劑通道，這些密封劑環(huán)接合環(huán)分隔器(521)并且以一個(gè)距離彼此間隔開，該距離在該后分隔器(513，513')的總長度的百分之2至百分之50的范圍中。
【專利說明】對液體冷卻的等離子電弧焊炬的部件進(jìn)行密封和緊固的設(shè)備以及改進(jìn)的焊炬設(shè)計(jì)
[0001 ]本申請要求于2014年3月7日提交的臨時(shí)申請61/949，573的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請通過引用以其全文結(jié)合在此，并且本申請本是2013年7月31日提交的美國專利申請?zhí)?3/956，179的部分繼續(xù)申請并且要求其優(yōu)先權(quán)，該申請的全部披露通過引用以其全文結(jié)合在此。
發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子電弧焊炬。符合本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)、和方法涉及切割，并且更確切地涉及用于對液體冷卻的等離子電弧焊炬的部件進(jìn)行對齊和緊固的裝置、系統(tǒng)和方法以及改進(jìn)的焊炬設(shè)計(jì)。
技術(shù)背景
[0003]在許多切割操作中，使用了等離子電弧焊炬。這些焊炬在非常高的溫度下工作，這可能損壞這些焊炬的許多部件。如此，一些焊炬使用液體冷卻以使熱量傳遞離開一些切割焊炬部件。冷卻液體穿過多種不同的流體腔室等。然而，對于這些腔室和通道的存在和需求意味著對焊炬組件的一些部件的對齊可能是困難的，尤其是在更換部件時(shí)。當(dāng)安裝對齊不良時(shí)，可能會(huì)不利地影響冷卻性能，并且因此可能會(huì)極大地減少焊炬和焊炬部件的使用壽命。一些焊炬已經(jīng)在一些部件上增加了多種不同的延伸到冷卻流體路徑中的穩(wěn)定部分，然而，這些穩(wěn)定部分可能會(huì)干擾流體流動(dòng)并因此危害焊炬組件的冷卻能力。進(jìn)一步的，現(xiàn)存的焊炬具有的構(gòu)型不足以解決冷卻劑泄漏或溢出的問題以防止冷卻劑接觸關(guān)鍵部件或泄露出焊炬。
[0004]通過這種方法與本申請的其余部分中參照附圖闡述的本發(fā)明的實(shí)施例相比較，常規(guī)、傳統(tǒng)和所提出的方法的進(jìn)一步的局限性和缺點(diǎn)對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言將變得明顯。
說明
[0005]為了防止冷卻劑接觸關(guān)鍵部件或泄露出焊炬并且為了克服進(jìn)一步的限制和缺點(diǎn)，描述了根據(jù)權(quán)利要求1的等離子電弧焊炬。優(yōu)選實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。本發(fā)明的示例性實(shí)施例是一種電弧焊炬組件或子組件，該電弧焊炬組件或子組件具有改善的更換和居中特性，其中焊炬頭的某些部件具有的具體特性改善了多種不同部件的操作、使用和可再更換性。本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例還具有增強(qiáng)的防泄漏結(jié)構(gòu)和部件以防止冷卻劑泄露出焊炬。
[0006]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，等離子電弧焊炬包括陰極適配器本體，該陰極適配器本體具有被形成在該陰極適配器本體的第一末端的外表面上的至少兩個(gè)第一密封劑通道以對應(yīng)地接納至少兩個(gè)第一密封劑環(huán)。該至少兩個(gè)第一密封劑通道以第一距離彼此間隔開，該第一距離在該陰極適配器本體的總長度的百分之2至百分之90的范圍中。該焊炬還包括被聯(lián)接到該陰極適配器本體的第二末端上的陰極本體，其中該陰極本體具有被形成在該陰極本體的外表面上的至少兩個(gè)第二密封劑通道以對應(yīng)地接納至少兩個(gè)第二密封劑環(huán)。該至少兩個(gè)第二密封劑通道以第二距離彼此間隔開，該第二距離在該陰極本體的總長度的百分之2至百分之50的范圍中。該焊炬進(jìn)一步包括維弧連接器，該維弧連接器具有被形成在該維弧連接器的外表面上的至少兩個(gè)第三密封劑通道以對應(yīng)地接納至少兩個(gè)第三密封劑環(huán)。該至少兩個(gè)第三密封劑通道以第三距離彼此間隔開，該第三距離在該維弧連接器的總長度的百分之2至百分之90的范圍中。該焊炬額外地包括后分隔器，該后分隔器將該陰極本體與陽極本體分隔開。該后分隔器包括被形成在該后分隔器的外表面上的至少兩個(gè)第四密封劑通道以對應(yīng)地接納至少兩個(gè)第四密封劑環(huán)。該至少兩個(gè)第四密封劑環(huán)與該陽極本體的內(nèi)表面接合，并且該至少兩個(gè)第四密封劑通道以第四距離彼此間隔開，該第四距離在該后分隔器的總長度的百分之2至百分之50的范圍中。該后分隔器還包括被形成在該后分隔器的外表面上的至少兩個(gè)第五密封劑通道以對應(yīng)地接納至少兩個(gè)第五密封劑環(huán)。該至少兩個(gè)第五密封劑環(huán)與環(huán)分隔器的內(nèi)表面接合，并且該至少兩個(gè)第五密封劑通道以第五距離彼此間隔開，該第五距離在該后分隔器的總長度的百分之2至百分之50的范圍中。
附圖簡要說明
[0007]通過參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的上述和/或其他方面將會(huì)更加清晰，在附圖中:
[0008]圖1展示了本發(fā)明的切割焊炬冷卻劑管組件的示例性實(shí)施例；
[0009]圖2展示了圖1的切割焊炬冷卻劑管的另一個(gè)視圖；
[0010]圖2A和圖2B展示了在圖2中示出的視圖的類似視圖，但是是不同的示例性實(shí)施例；
[0011]圖3展示了可以用于本發(fā)明的多種不同部件的螺紋圖案的示例性實(shí)施例；
[0012]圖4展示了利用圖1的組件的焊炬組件的示例性實(shí)施例;并且
[0013]圖5和圖6展示了焊炬組件的一部分的另一個(gè)示例性實(shí)施例。
詳細(xì)說明
[0014]下面將參考附圖來描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。所描述的示例性實(shí)施例旨在幫助理解本發(fā)明、而不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。貫穿全文，類似參考號表示類似的要素。
[0015]圖1描繪了本發(fā)明的切割焊炬冷卻管電極組件100的示例性實(shí)施例的圖解表示。如通常理解的，組件100被插入到焊炬本體中，在此為清楚起見未示出該焊炬本體(參見圖4)。組件100包括冷卻劑管101，該冷卻劑管被插入到冷卻劑管夾持器105的通道109和電極107的通道104中。冷卻劑管夾持器105的遠(yuǎn)端具有開口，電極107被插入到該開口中。夾持器105的近端也具有開口，冷卻劑管101被插入到該開口中，如所示出的。
[0016]冷卻劑管1I具有近端開口 103，該近端開口饋送進(jìn)入冷卻劑管中的通道1 2。在操作過程中，冷卻液體被引向開口 103并且向下朝向冷卻劑管101的遠(yuǎn)端穿過通道102。管101具有的長度使得其遠(yuǎn)端在管101的末端與電極107的通道104的內(nèi)壁之間產(chǎn)生間隙111。這個(gè)間隙111對于組件100的操作而言是重要的，當(dāng)冷卻劑流下通道102時(shí)，其穿過這個(gè)間隙111并且進(jìn)入電極107的通道104并且然后進(jìn)入夾持器105的通道，從而提供所希望的冷卻。維持間隙111的一致寬度對于適當(dāng)?shù)睦鋮s劑流動(dòng)而言是重要的，并且在許多已知的焊炬組件中這是難以做到的，尤其是在更換以前的焊炬的電極和/或冷卻劑管時(shí)。由于已知焊炬的結(jié)構(gòu)，難以將這些部件組裝成在更換任意部件時(shí)實(shí)現(xiàn)所希望的間隙111尺寸。這導(dǎo)致了減小的冷卻性能。本實(shí)施例提供了非常一致的管101的插入和間隙111尺寸以及管101在通道109和104中的居中，這將在下文中更詳細(xì)描述。
[0017]一旦冷卻劑穿過間隙111，其就被朝向夾持器105的近端引導(dǎo)而在管101的外表面110與夾持器105的內(nèi)表面108之間穿過通道109。在本發(fā)明的實(shí)施例中，夾持器105含有多個(gè)出口端口 106，該多個(gè)出口端口允許冷卻劑離開通道109并且使熱量傳遞離開組件100。這些端口 106徑向地被定位在夾持器105的中心線周圍，使得冷卻劑與離開其近端相反地徑向地離開夾持器105。在示例性實(shí)施例中，夾持器105含有在3至8個(gè)之間的端口。這些端口的徑向位移是對稱的以確保均勻流動(dòng)。這些端口的直徑被選擇成確保在操作中實(shí)現(xiàn)所希望的冷卻劑流動(dòng)。在一些示例性實(shí)施例中，所有的端口 106都具有相同的直徑。然而，在其他示例性實(shí)施例中，這些端口 106可以具有不同的直徑。例如，這些端口 106中的一半可以具有第一直徑，而這些端口 106中的另一半可以具有小于第一直徑的第二直徑。一旦冷卻劑離開這些端口 106，其就穿過熱交換和/或冷卻系統(tǒng)來回收，如通常已知和理解的。進(jìn)一步的，在一些示例性實(shí)施例中，這些端口具有圓形開口，而在其他示例性實(shí)施例中，這些端口 106中的至少一些可以具有類似于槽縫等的非圓形形狀。在冷卻電極之后，冷卻劑穿過這些端口再循環(huán)至熱交換器(為清楚起見未示出)。
[0018]圖2示出了冷卻劑管101和冷卻劑管夾持器105的近端的特寫圖，該圖示出了冷卻劑管101是如何在冷卻劑管夾持器105中穩(wěn)定和居中的。如所示出的，冷卻劑管101具有穩(wěn)定部分123，該穩(wěn)定部分在管101周圍徑向延伸。穩(wěn)定部分123具有外焊區(qū)表面123A，該外焊區(qū)表面與夾持器105的內(nèi)表面108接合。當(dāng)管101和夾持器105彼此接合時(shí)，在部分123與表面108之間存在摩擦配合接合。在部分123與表面108之間的這種摩擦配合接合將管101在通道109中保持居中并且確保了在每次更換冷卻管和其他部件時(shí)，這些部件不費(fèi)力地重新定位成居中狀態(tài)。在示例性實(shí)施例中，部分123被配置成使得與夾持器105的這種摩擦配合接合在表面108周圍是徑向連續(xù)的。換句話說，在部分123與表面108之間的接合使得沒有流體(冷卻流體等)可以穿過部分123與表面108之間。因此，更易于更換這些部件，包括焊炬中的組件100并且提供更一致的精確更換。
[0019]在圖2A和圖2B中示出了本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，其中冷卻劑管101具有多個(gè)延伸部分140，該延伸部分從部分123徑向向外延伸，如所示出的。這些延伸部分140延伸出部分123進(jìn)入冷卻劑管夾持器105的多個(gè)凹槽108A中并且有助于確保適當(dāng)插入到冷卻劑管夾持器105中。在示例性實(shí)施例中，這些延伸部分140具有與這些凹槽108A的摩擦配合。這種接合有助于使冷卻劑管101居中并且確保了冷卻劑管101被徑向地定向在適當(dāng)位置中。在示例性實(shí)施例中，這些延伸部分140具有的長度小于部分123的長度L。進(jìn)一步的，這些延伸部分具有的表面141與冷卻劑管夾持器105上的鄰近表面141A接合。這兩個(gè)表面的接合起作用來再次確保冷卻劑管101在冷卻劑管夾持器105中的適當(dāng)布置并且確保其不被插入到夾持器105中過深。盡管在圖2A和圖2B中示出了四個(gè)部分140，其他實(shí)施例可以使用不同數(shù)目的部分140。
[0020]代替上述發(fā)明的各個(gè)方面，冷卻劑管101將總是以居中的狀態(tài)插入在其夾持器105中。因此防止了不適當(dāng)?shù)牟迦牒徒档偷牟考勖?br>[0021]此外，如所示出的，管101具有緊固部分119，該緊固部分距管的近端比距穩(wěn)定部分123更近，其用于與第三部分119A結(jié)合以將O形環(huán)130保持在位。O形環(huán)130在被安裝在焊炬組件中時(shí)用于為組件100和管101提供密封。緊固部分119和第三部分119A各自在管101周圍徑向延伸。緊固部分119具有遠(yuǎn)端表面122，該遠(yuǎn)端表面在被安裝在夾持器105中時(shí)與夾持器105的近端表面120接合。由于這種接合，管101插入到夾持器105中將總是以合適位置產(chǎn)生的，從而確保間隙111是適當(dāng)距離。在已知的焊炬組件中，插入的深度難以一致地重現(xiàn)或進(jìn)行。因此，這些表面122和120確保了在更換和組裝過程中管101被容易地插入至適當(dāng)距離并且?guī)缀跸苏`差。進(jìn)一步的，具有在夾持器105的近端處與表面120接合的表面122以及與表面108接合的部分123的組合為冷卻劑管組件100在部件的組裝和更換過程中在已知的焊炬之上提供了改善的居中性和改善的可靠性。鄰近彼此的這些接合的組合確保了管101以對于間隙111的適當(dāng)深度插入到夾持器105中并且在通道109內(nèi)居中。進(jìn)一步的，這種構(gòu)型允許管101被配置成沒有距管101的遠(yuǎn)端更近的定位突出部。在一些已知的焊炬組件中，冷卻劑管具有距管的遠(yuǎn)端更近定位的多個(gè)突出部從而幫助使管居中。然而，這些突出部延伸到冷卻劑流動(dòng)路徑中并且因此妨礙冷卻劑流動(dòng)和冷卻劑性能。本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例可以使用定位突出部，但是由于上述構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)，這些突出部可以更小并且在許多應(yīng)用中不是必要的。
[0022]同樣如在圖2中示出的，本發(fā)明的示例性實(shí)施例包括被定位在部分119與123之間的下切部分133。這個(gè)下切部分用于確保表面122與120之間適當(dāng)?shù)娜胱鸵虼说睦鋮s劑管101在冷卻劑管夾持器105中的適當(dāng)入座。這個(gè)下切部分133具有的沿冷卻劑管的長度小于部分123的長度L。
[0023]如以上所描述的，穩(wěn)定部分123在以壓力配合狀態(tài)插入到夾持器105中時(shí)有助于使管101穩(wěn)定。因此，部分123的長度需要足以在插入時(shí)提供所希望的穩(wěn)定并且確保居中性。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，部分123的最外平坦部表面123A具有的長度L處于管101的被插入到夾持器105中的長度(管在間隙111處距其遠(yuǎn)端的長度)的10%至20%的范圍中。具有在此范圍中的平坦部長度確保了足夠的對齊和穩(wěn)定性，同時(shí)還允許了精確和可重復(fù)的定位。在其他示例性實(shí)施例中，平坦部部分123A的長度處于管101在夾持器105內(nèi)的長度的4%至25%的范圍中。上述平坦部長度L是平坦表面在部分123上的長度，當(dāng)管被插入到夾持器105中時(shí)該平坦表面與夾持器105的內(nèi)表面接觸。
[0024]如同樣在圖2中示出的，部分123具有成角度的表面123B，該成角度的表面從管101的本體延伸至平坦部表面123A。成角度的表面123B有助于引導(dǎo)冷卻劑流體流出端口 106的流動(dòng)。這有助于防止在流體流動(dòng)中產(chǎn)生停滯區(qū)并且增加了流體流動(dòng)的性能。在一些示例性實(shí)施例中，在管101的本體與表面123B之間的角度A在16度至60度的范圍中。在其他示例性實(shí)施例中，該角度處于40度至60度的范圍中。進(jìn)一步的，如在圖2中示出的，角度A的中心被定位成使其與端口 106的中心線對齊。如果角度A是幅散角A，如在一些示例性實(shí)施例中的，則中心A對應(yīng)于由角度A的半徑限定的圓的中心，而如果角度A是銳角，則角度A的中心是折變點(diǎn)。在一些示例性實(shí)施例中，角度A的中心與端口 106的中心線對齊。在其他示例性實(shí)施例中，角度A的中心線被定位成使得其接近端口 106的中心線但不必與中心線對齊。在這種實(shí)施例中，角度A的中心相對于端口 106的中心線被定位在端口 106的直徑的10%內(nèi)。例如，如果端口 106的直徑是0.25〃，則角度A的中心對齊在端口的中心線的±0.025〃內(nèi)。如果這些端口具有變化的直徑(如之前參考的)，則將端口直徑的平均數(shù)用于如上所述地確定對齊的范圍。
[0025]如在圖1中示出的，電極107較短并螺紋擰緊到冷卻劑管組件中。這種構(gòu)型允許電極107相對更小并且更加易于更換。由于這種構(gòu)型，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，電極107可以具有的長度(從其最遠(yuǎn)端至最近端)在冷卻劑管組件100的4 %至20 %的范圍內(nèi)、在冷卻劑管101的長度的5%至20%的范圍內(nèi)、并且在冷卻劑夾持器105的長度的5%至20%的范圍內(nèi)。通過這些比率，本發(fā)明的實(shí)施例提供了卓越的切割性能并且與此同時(shí)允許了對相應(yīng)部件各自簡單的更換和對齊，如在此所描述的。也就是說，當(dāng)需要更換例如電極107的部件時(shí)，夾持器105和管101的組件(其可以作為單個(gè)單元來更換)的配合和構(gòu)造確保了適當(dāng)?shù)母鼡Q。進(jìn)一步的，當(dāng)需要更換電極105時(shí)，不必移除冷卻劑管夾持器和因此冒冷卻劑管夾持器或組件100的剩余部分對偏的風(fēng)險(xiǎn)。此外，冷卻劑管夾持器105和冷卻劑管101可以保持為在需要時(shí)更換的一個(gè)組件，這確保了組件在移除或更換時(shí)保持對齊。
[0026]電極107可以是由用于電極的已知材料制成的，包括但不限于銅、銀等。進(jìn)一步的，由于電極107的縮小尺寸，通過僅僅更換本發(fā)明的電極107而存在顯著的成本降低。
[0027]圖3描繪了本發(fā)明的另一個(gè)方面，該方面在組件100的部件的組裝和更換過程中有助于確保適當(dāng)?shù)膶R和居中性。確切地，圖3描繪了快速聯(lián)接的多頭螺紋構(gòu)型，該螺紋構(gòu)型用于焊炬組件100的多個(gè)不同部件上并且可以用于焊炬的其他部件上。如在下文中更充分描述的，該螺紋設(shè)計(jì)采用多個(gè)頭和修改的螺紋螺距，從而在組裝和更換過程中增強(qiáng)對齊和安裝。
[0028]如之前描述的，經(jīng)常必須移除和更換切割焊炬的磨損部件。由于需要更換部件，經(jīng)常希望的是使該過程加速而同時(shí)確保適當(dāng)?shù)匕惭b和對齊所更換的部件。已知的焊炬組件使用標(biāo)準(zhǔn)單頭螺紋設(shè)計(jì)并且一些焊炬組件已經(jīng)使用了卡口螺紋設(shè)計(jì)。然而，這些螺紋設(shè)計(jì)經(jīng)常需要很大的圈數(shù)來完成安裝并且增加了螺紋擰緊過程中的誤差的可能性，例如螺紋錯(cuò)扣。例如，在多數(shù)應(yīng)用中，對帶螺紋的部件的更換無論在哪都可能需要將該物品旋擰5整圈至10整圈。通過具有對于部件的這種大的圈數(shù)，增大了使部件螺紋錯(cuò)口的可能性，和/或引起部件沒有完全緊固，這可能引起泄漏和/或不良的部件壽命。本發(fā)明的實(shí)施例通過使用多螺紋設(shè)計(jì)來解決這些問題，該多螺紋設(shè)計(jì)利用了現(xiàn)有需要的安裝轉(zhuǎn)矩和螺紋應(yīng)力，同時(shí)維持與已知螺紋系統(tǒng)相應(yīng)的施加力來匹配零件。
[0029]圖3描繪了具有本發(fā)明的多螺紋設(shè)計(jì)的電極300的示例性實(shí)施例。確切地，電極300具有螺紋部分301，該螺紋部分具有多個(gè)單獨(dú)且不同的螺紋路徑303A、303B和303C。所示出的實(shí)施例具有三個(gè)不同的螺紋路徑303，但是本發(fā)明的其他實(shí)施例可以使用多于三個(gè)的螺紋路徑。例如，其他示例性實(shí)施例可以使用4個(gè)不同的螺紋路徑，并且其他的示例性實(shí)施例可以使用多達(dá)5個(gè)不同的螺紋路徑。通過使用多個(gè)螺紋路徑，本發(fā)明的實(shí)施例可以提供對部件的簡單且精確的更換，極大地使部件的對偏和/或螺紋錯(cuò)扣最小化，與此同時(shí)提供了所需要和所希望施加的連接力。本發(fā)明的實(shí)施例還通過使用顯著更少的部件完整旋轉(zhuǎn)來遞送所希望的匹配力，因此使得部件的更換更快并且更一致。例如，本發(fā)明的實(shí)施例可以僅通過部件的I至2個(gè)完整旋轉(zhuǎn)來提供部件的完整安裝。在一些示例性實(shí)施例中，可以通過部件的
1.25至1.5個(gè)完整旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)部件的完整安裝。例如，在某些應(yīng)用中，本發(fā)明的電極可以僅通過1.25至1.5個(gè)完整旋轉(zhuǎn)來安裝。通過使用這些低數(shù)量的旋轉(zhuǎn)來完成安裝，極大地增加了精確且完整的安裝的機(jī)會(huì)。
[0030]因此，本發(fā)明的實(shí)施例可以通過確保適當(dāng)?shù)膶R、使螺紋錯(cuò)扣或?qū)ζ臋C(jī)會(huì)最小化以及確保部件(例如電極107)完全安裝來提供高度精確的安裝。通過減小安裝部件所需要的旋轉(zhuǎn)數(shù)量，本發(fā)明的實(shí)施例使得安裝更容易，從而確保了實(shí)現(xiàn)完整安裝。由于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，可以在焊炬頭組件的利用螺紋、并且尤其是在頻繁更換的部件上的那些螺紋的所有部件上使用多螺紋構(gòu)型。例如，在圖1中示出的螺紋115、117和127各自可以具有如上所述的多螺紋構(gòu)型。進(jìn)一步的，除了這些部件之外，實(shí)施例還可以將這種螺紋構(gòu)型使用在其他的焊炬組件部件上，例如快拆環(huán)、內(nèi)固位蓋和外固位蓋、電極、冷卻劑管、夾持器等。如在圖4中示出的，焊炬附接環(huán)401將焊炬頭連接到焊炬底座上，外固位蓋403有助于使焊炬防護(hù)蓋固位，并且內(nèi)固位蓋405有助于使焊炬噴嘴固位。
[0031]圖4描繪了含有圖1的組件100的焊炬組件400的示例性實(shí)施例。因?yàn)楹妇娼M件400的其他部件是總體上已知的，在此不對其進(jìn)行詳細(xì)描述。當(dāng)然，本發(fā)明的多種不同實(shí)施例不局限于如圖4中所述的焊炬組件400的、或圖1和圖2中所示的組件100的構(gòu)型，并且這些實(shí)施例旨在是不例性的。
[0032]圖5描繪了圖4中示出的焊炬組件400的一部分的特寫。如所示出的，焊炬400具有陰極適配器本體501、陰極本體505、維弧連接器509和后分隔器513等部件。因?yàn)檫@些部件以及其他的焊炬部件對本領(lǐng)域技術(shù)人員是總體上已知的，在此將不對其進(jìn)行詳細(xì)討論?？傮w上，除了以下討論的范圍，焊炬部件的結(jié)構(gòu)可以與已知的焊炬構(gòu)型一致，因?yàn)楸景l(fā)明的方面可以用于與多種焊炬構(gòu)型相結(jié)合。例如，如所示出的，圖5中的冷卻管是與圖4中的冷卻管不同的構(gòu)型。因此，本發(fā)明的實(shí)施例和如圖5中所示的結(jié)構(gòu)特性可以用于圖4中所示的實(shí)施例，并且反之亦然。
[0033]如以上簡要解釋的，在焊炬400及其部件的操作或安裝過程中，液體冷卻劑可能在一些零件的周圍泄露，這可能有害于焊炬及其單獨(dú)的部件的壽命和操作。此外，在操作過程中也可能引起保護(hù)氣體泄露，這將導(dǎo)致保護(hù)氣體壓力下降-這在切割時(shí)可能是有害的。因此，本發(fā)明的實(shí)施例利用多種不同密封和密封機(jī)構(gòu)來極大地改善了焊炬400及其部件的密封。這是關(guān)于圖5和圖6來更詳細(xì)地解釋的。
[0034]如在圖5中示出的，焊炬400包括陰極適配器本體501，陰極本體505被聯(lián)接和緊固到該陰極適配器本體上。因?yàn)樵谝恍┖妇鏄?gòu)造中，陰極適配器本體501可能在操作過程中曝露于冷卻劑，所以可以希望的是為這個(gè)部件提供充分的密封。本發(fā)明的實(shí)施例通過在陰極適配器本體501的連接末端501 ’處提供至少兩個(gè)密封劑環(huán)502、503 (例如，O形環(huán))來達(dá)成此目的。這些密封劑環(huán)各自擱置在被形成在陰極適配器本體501的表面中的單獨(dú)的通道中，這允許這些環(huán)適當(dāng)?shù)娜胱?。本體501的連接末端是與陰極適配器本體501的陰極本體505所聯(lián)接的末端相反的末端。進(jìn)一步的，如在圖6中示出的，該至少兩個(gè)O形環(huán)從中心線至中心線以距離D2彼此間隔開。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，距離D2在陰極適配器本體501的總長度L2的2%至90%的范圍中。在其他示例性實(shí)施例中，距離D2在總長度L2的2%至25%的范圍中。這種尺寸提供了密封環(huán)的最優(yōu)定位，從而確保在操作和部件失效過程中維持適當(dāng)?shù)拿芊?。通過維持這種關(guān)系，本發(fā)明的實(shí)施例可以提供對焊炬組件400中的陰極適配器本體501的增強(qiáng)密封。確切地，當(dāng)陰極適配器本體501被聯(lián)接到(冷卻劑流體所穿過的)適當(dāng)連接上時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例提供增強(qiáng)的密封并且可以充分地抵抗在冷卻劑流體流動(dòng)中經(jīng)受的壓力。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，密封劑環(huán)502和503是相同的。然而，在其他示例性實(shí)施例中，環(huán)502和503可以具有不同的尺寸/特性，使得它們提供不同的抗壓性。
[0035]進(jìn)一步的，如在圖5和圖6中示出的，陰極本體505具有被定位在其總長度L3的中心附近的至少兩個(gè)密封劑環(huán)506、507(例如，O形環(huán))。這些密封劑環(huán)506、507再次在冷卻劑泄漏或溢出的事件中提供增強(qiáng)的密封并且保護(hù)焊炬400的部件。這些密封劑環(huán)506、507各自擱置在被形成在陰極本體505的表面中的單獨(dú)的通道中，這允許這些環(huán)適當(dāng)?shù)娜胱Ｈ缭趫D6中示出的，這些環(huán)506、507從中心線至中心線通過距離D3彼此定位。距離D3在陰極本體的總長度L3的2 %至50 %的范圍中。在其他示例性實(shí)施例中，距離D3在陰極本體的總長度的2 %至12%的范圍中。這種尺寸提供了密封環(huán)的最優(yōu)定位，從而確保在操作和部件失效過程中維持適當(dāng)?shù)拿芊?。此外，如所示出的，這些環(huán)506、507被定位在陰極本體505的中央?yún)^(qū)域505’中。進(jìn)一步的，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，這些環(huán)506和507被定位成使得距離D3的中心被定位在陰極本體的總長度L3的中心附近。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，這些環(huán)506和507被定位成使得，距離D3的中心被定位成使得距離D3的中心離開陰極本體505的長度的中心不多于陰極本體505的總長度L3的10%。例如，如果陰極本體505在長度上為5〃，距離D3的中心將被定位成離開陰極本體505的長度L3的中心不多于0.5〃。這將環(huán)506、507定位在焊炬400內(nèi)的最優(yōu)位置處。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，密封劑環(huán)506和507是相同的。然而，在其他示例性實(shí)施例中，環(huán)506和507可以具有不同的尺寸/特性，使得它們提供不同的抗壓性。
[0036]同樣，如在圖5和圖6中示出的，本發(fā)明的實(shí)施例在維弧連接器509上使用至少兩個(gè)密封劑環(huán)510和511。維弧連接器509用于在焊炬400的操作過程中幫助產(chǎn)生維弧。因?yàn)槠涫褂煤筒僮魇强傮w上已知的，在此將不對維弧連接器的細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)討論。這些密封劑環(huán)510、511各自擱置在被形成在維弧連接器509的表面中的單獨(dú)的通道中，這允許這些環(huán)適當(dāng)?shù)娜胱?。如所示出的，在示例性?shí)施例中，該至少兩個(gè)環(huán)510和511被定位在維弧連接器509的中間區(qū)域509 ’上，其中中間區(qū)域509 ’具有維弧連接器509的最大直徑。如在圖6中示出的，環(huán)510和511被定位成彼此相距距離Dl，其中距離Dl在維弧連接器509的總長度LI的2%至90%的范圍中。在其他示例性實(shí)施例中，距離Dl在總長度LI的2%至50%的范圍中。這種尺寸提供了密封環(huán)的最優(yōu)定位，從而確保在操作和部件失效過程中維持適當(dāng)?shù)拿芊?。進(jìn)一步的，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，這些環(huán)510和511被定位成使得，距離Dl的中心被定位成使得距離Dl的中心離開維弧連接器509的長度的中心C不多于維弧連接器509的總長度LI的20%。例如，如果維弧連接器在長度上為4〃，距離Dl的中心將被定位成離開維弧連接器509的長度LI的中心C不多于0.8"。這將環(huán)510、511定位在焊炬400內(nèi)的最優(yōu)位置處。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，密封劑環(huán)510和511是相同的。然而，在其他示例性實(shí)施例中，環(huán)510和511可以具有不同的尺寸/特性，使得它們提供不同的抗壓性。
[0037]進(jìn)一步的，如以上所示出和討論的，焊炬400利用后分隔器513，該后分隔器將陰極本體505從陽極本體519分隔開。陽極本體519起針對焊炬的噴嘴的殼體的作用，并且后分隔器513有助于引導(dǎo)流體(例如冷卻劑)并且容納焊炬的陰極本體。如所示出的，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，后分隔器513具有被定位在后分隔器513的外表面上的至少四個(gè)單獨(dú)的密封劑環(huán)514、515、516和517。這些密封劑環(huán)514、515、516和517各自擱置在被形成在后分隔器513的表面中的單獨(dú)的通道中，這允許這些環(huán)適當(dāng)?shù)娜胱?。如所示出的，這些環(huán)被分成兩組環(huán)514/515和516/517，其中第一組514/515與陽極本體519的內(nèi)表面接合，并且第二組516/517與螺紋環(huán)分隔器521的內(nèi)表面接合。螺紋環(huán)分隔器521有助于使焊炬的防護(hù)蓋和外蓋從陽極本體和噴嘴分隔。進(jìn)一步的，如在圖6中示出的，這些環(huán)被定位在后分隔器513的具有后分隔器513的最小外側(cè)直徑的上游末端513’上。進(jìn)一步的，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，這些環(huán)中的每個(gè)組對應(yīng)的(中心線至中心線地)被距離D4分隔開，該距離在后分隔器513的總長度L4的2%至50 %的范圍中。在其他示例性實(shí)施例中，距離D4在總長度L4的2%至16%的范圍中。這種尺寸提供了密封環(huán)的最優(yōu)定位，從而確保在操作和部件失效過程中維持適當(dāng)?shù)拿芊?。也就是說，環(huán)的每個(gè)組514/515和516/517是由相同的距離D4分隔開的(在每對的相應(yīng)環(huán)之間的距離)。然而，在其他示例性實(shí)施例中，分隔的距離不需要是相同的。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，密封劑環(huán)514、515、516和517是相同的。然而，在其他示例性實(shí)施例中，環(huán)514、515、516和517可以具有不同的尺寸/特性，使得它們提供不同的抗壓性。
[0038]雖然已參照某些實(shí)施例描述了本申請的主題，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離主題的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變，并且可以替換等效形式。此外，可以進(jìn)行許多修改以使具體的情況或材料適應(yīng)主題的傳授內(nèi)容而不脫離其范圍。因此，所旨在的是，主題內(nèi)容不受限于所公開的特定實(shí)施例，而主題內(nèi)容將包括落入本申請的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
參考號
100組件141表面
101冷卻劑管141A表面
102通道300電極
103末端開口303螺紋路徑
104通道303A路徑
105冷卻劑管夾持器 303B路徑 106出口端口303C路徑
107電極400(焊炬)組件
108內(nèi)表面401環(huán)
108A凹槽403蓋
109通道501適配器本體
110外表面501’連接末端
111間隙502環(huán)
115螺紋503環(huán)
117螺紋505陰極本體
119緊固部分505’區(qū)域
119A部分506環(huán)
120末端表面507環(huán)
122遠(yuǎn)端表面509維弧連接器
123穩(wěn)定部分509’中間區(qū)域
123A外焊區(qū)表面510環(huán)
123B成角度的表面 511環(huán) 127螺紋513后分隔器
130 O-形環(huán)513’后分隔器
133下切部分514環(huán)
140延伸部分515環(huán)516環(huán)D3距尚
517環(huán)D4距離
519陽極本體L長度
521環(huán)分隔器LI長度
A角度/中心L2長度
C中心L3長度
Dl距離L4長度D2距離
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種等離子電弧焊炬(100，400)，包括: 一個(gè)陰極適配器本體(501)，該陰極適配器本體具有被形成在該陰極適配器本體的第一末端的外表面上的至少兩個(gè)第一密封劑通道以對應(yīng)地接納至少兩個(gè)第一密封劑環(huán)，該至少兩個(gè)第一密封劑通道以第一距離彼此間隔開，該第一距離在該陰極適配器本體(501)的總長度的百分之2至百分之90的范圍中； 被聯(lián)接到該陰極適配器本體(501)的第二末端上的一個(gè)陰極本體(505)，該陰極本體(505)具有被形成在該陰極本體(505)的外表面上的至少兩個(gè)第二密封劑通道以對應(yīng)地接納至少兩個(gè)第二密封劑環(huán)，該至少兩個(gè)第二密封劑通道以第二距離彼此間隔開，該第二距離在該陰極本體(505)的總長度的百分之2至百分之50的范圍中； 一個(gè)維弧連接器(509)，該維弧連接器具有被形成在該維弧連接器(509)的外表面上的至少兩個(gè)第三密封劑通道以對應(yīng)地接納至少兩個(gè)第三密封劑環(huán)，該至少兩個(gè)第三密封劑通道以第三距離彼此間隔開，該第三距離在該維弧連接器(509)的總長度的百分之2至百分之90的范圍中；以及 一個(gè)后分隔器(513，513’)，該后分隔器將該陰極本體(505)與一個(gè)陽極本體(519)分隔開，該后分隔器(513，513’)具有 至少兩個(gè)第四密封劑通道，該至少兩個(gè)第四密封劑通道被形成在該后分隔器的外表面上以對應(yīng)地接納至少兩個(gè)第四密封劑環(huán)，該至少兩個(gè)第四密封劑環(huán)與該陽極本體(518)的內(nèi)表面接合，并且該至少兩個(gè)第四密封劑通道以第四距離彼此間隔開，該第四距離在該后分隔器(513，513’)的總長度的百分之2至百分之50的范圍中，以及 至少兩個(gè)第五密封劑通道，該至少兩個(gè)第五密封劑通道被形成在該后分隔器(513，513’)的外表面上以對應(yīng)地接納至少兩個(gè)第五密封劑環(huán)，該至少兩個(gè)第五密封劑環(huán)與一個(gè)環(huán)分隔器(521)的內(nèi)表面接合，并且該至少兩個(gè)第五密封劑通道以第五距離彼此間隔開，該第五距離在該后分隔器(513，513’)的總長度的百分之2至百分之50的范圍中。2.如權(quán)利要求1所述的等離子電弧焊炬(100，400)，其中該第一距離在該陰極適配器本體的總長度的百分之2至百分之25的范圍中，和/或 其中該第二距離在該陰極適配器本體的總長度的百分之2至百分之12的范圍中，和/或 其中該第三距離在該維弧連接器的總長度的百分之2至百分之50的范圍中，和/或 其中該第四距離在該后分隔器的總長度的百分之2至百分之16的范圍中，和/或 其中該第五距離在該后分隔器的總長度的百分之2至百分之16的范圍中。3.如權(quán)利要求1或2所述的等離子電弧焊炬(100，400)，其中該至少兩個(gè)第一密封劑環(huán)是O形環(huán)，和/或 其中該至少兩個(gè)第二密封劑環(huán)是O形環(huán)，和/或 其中該至少兩個(gè)第三密封劑環(huán)是O形環(huán)，和/或 其中該至少兩個(gè)第四密封劑環(huán)是O形環(huán)，和/或該至少兩個(gè)第五密封劑環(huán)是O形環(huán)。4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的等離子電弧焊炬(100，400)，其中該至少兩個(gè)第一密封劑環(huán)具有相同尺寸和相同成分中的至少一者，或者其中該至少兩個(gè)第一密封劑環(huán)具有不同尺寸和不同成分中的至少一者。5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的等離子電弧焊炬(100，400)，其中該陰極適配器本體(501)的第一末端在冷卻流體的流動(dòng)方向上與該陰極適配器本體(501)的第二末端相反。6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的等離子電弧焊炬(100，400)，其中該至少兩個(gè)第二密封劑環(huán)具有相同尺寸和相同成分中的至少一者，或者其中該至少兩個(gè)第二密封劑環(huán)具有不同尺寸和不同成分中的至少一者。7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的等離子電弧焊炬(100，400)，其中在該第二距離的中心、該陰極本體(505)的總長度的中心之間的距離不大于陰極本體(505)的總長度的百分之10。8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的等離子電弧焊炬(100，400)，其中該至少兩個(gè)第三密封劑環(huán)具有相同尺寸和相同成分中的至少一者，或者其中該至少兩個(gè)第三密封劑環(huán)具有不同尺寸和不同成分中的至少一者。9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的等離子電弧焊炬(100，400)，其中在該第三距離的中心、該維弧連接器(509)的總長度的中心之間的距離不大于維弧連接器(509)的總長度的百分之20。10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的等離子電弧焊炬(100，400)，其中該第四距離等于該第五距離，或者 其中該第四距離不等于該第五距離。
【文檔編號】H05H1/28GK106068680SQ201580011818
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年3月9日 公開號201580011818.6, CN 106068680 A, CN 106068680A, CN 201580011818, CN-A-106068680, CN106068680 A, CN106068680A, CN201580011818, CN201580011818.6, PCT/2015/297, PCT/IB/15/000297, PCT/IB/15/00297, PCT/IB/2015/000297, PCT/IB/2015/00297, PCT/IB15/000297, PCT/IB15/00297, PCT/IB15000297, PCT/IB1500297, PCT/IB2015/000297, PCT/IB2015/00297, PCT/IB2015000297, PCT/IB201500297
【發(fā)明人】J·L·溫, P·K·南布魯
【申請人】林肯環(huán)球股份有限公司