[发明专利]具有改进的冷却系统和相应冷却方法的等离子体焰炬

说明书

本发明是等离子体焰炬(1，101，201)，其包括：第一元件(20)，设有通孔(21)，该通孔用作等离子体流的出口；中空型电极(19)，其沿主轴线(X)纵向展开并且用于以限定引发区域的方式相对于第一元件(20)定位，包括内腔(25)，该内腔(25)至少部分地沿着主轴线(X)延伸；第一输送通道(51，52，53)，用于朝向引发区域输送载气；第二输送通道(56，56a，56b)，用于朝向中空型电极(19)的内腔(25)输送载气的一部分，载气的该部分用于冷却中空型电极(19)。该焰炬包括输送装置(59，60a，60b)，用于从中空型电极(19)的内腔(25)朝向一条通道输送载气，以便不影响引发区域。本发明还涉及操作等离子体焰炬(1，101，201)的方法。

技术领域

本发明涉及在工业应用中使用的等离子体焰炬的生产。特别地，本发明涉及用于冷却所述焰炬的组件的冷却系统。本发明还涉及使用所述焰炬的设备。

背景技术

用于材料(通常是金属材料)处理的技术的使用，在各行各业(特别在工业部门)中是熟知的。这些处理通常存在于材料切削和/或印记中。熟知技术包括由专门操作人员用来处理材料的特殊等离子体设备的使用。

熟知类型的这些设备利用从两个电极(被称为阴极和阳极)之间的电弧的产生导出的影响。该设备产生一种等离子体流，该等离子体流随着在该两个电极之间的适当电势差的施加和电弧的引发而从喷嘴发送出来，其中在该两个电极之间输送载气(通常为空气)。载气经受电离以产生等离子体。

为此目的，所述设备包括用于由操作者操控的被称为焰炬的元件，在其端部具有喷嘴，该喷嘴设有开口，该开口朝向外面准直并输送等离子体流。

在例如被称为转移型电弧焰炬的第一类焰炬中，电弧最初在定位于焰炬中的电极(阴极)与由此而最初用作阳极的喷嘴之间引发。一旦最初引发阶段已经结束，用作阳极的功能就转移到正在被处理的工件，而喷嘴仅仅用作等离子体流的准直器和输送器。

而在被称为非转移型电弧焰炬的第二类焰炬中，在最初引发阶段和焰炬正在处理工件的同时的操作两者期间，喷嘴总是用作阳极。

在金属切削应用中，考虑到转移到工件的较高能量密度，采用具有转移型电弧的结构，而具有非转移型电弧的结构在处理非金属材料时仍然保持为强制选择。

等离子体流在任何情况下，都通过与在电极高度上适当输送的载气流的相互作用而产生。

因此，为了其操作，该设备由第一单元或发电机和用于向焰炬供给载气的单元构成，该第一单元或发电机用于向焰炬供电以产生和维持电弧。

根据熟知技术，焰炬的端部因而设有第一元件或喷嘴，其设有开口，等离子体流通过该开口以喷射流形式喷射。如上所述，第一元件在等离子体产生和/或维护时也用作阳极。在焰炬的端部，还存在第二内部元件或电极(阴极)，其为用于等离子体产生的另一电极。内部电极通常布置在喷嘴内的同轴位置上。

在熟知类型的第一类焰炬中，内部电极可以在通常由弹簧产生的弹性力的影响下，相对于喷嘴轴向滑动。内部电极的轴向运动诸如将首先用与喷嘴接触的内部电极限定第一非引发位置，进而限定不从喷嘴流出等离子体的位置。内部电极倚靠弹簧推力而远离喷嘴的轴向运动诸如将继续限定在其中以距离喷嘴的适当距离布置内部电极的第二引发位置，并且当载气在其中输送时，等离子体喷射流可以从设在喷嘴中的开口中流出。

内部电极通常通过倚靠内部电极的适当表面(更具体地，倚靠承载电极本身的活塞的适当表面)而适当输送同一载气流，来倚靠弹簧推力而从喷嘴移开。

在不同类别的熟知类型的焰炬中，内部电极和喷嘴保持在适当的固定引发距离处。为了产生从喷嘴发送出来的等离子体喷射流，在两个电极之间输送载气并且适当地将电力供给该两个电极以产生交变电场以及由此引起的两个电极之间的高频跳跃火花。