[发明专利]用于等离子弧焊炬中的等离子气体排放的系统和方法

说明书

提供了一种等离子切割系统。该系统包括焊炬末端，焊炬末端具有远侧端部和近侧端部，限定延伸通过其间的纵向轴线。焊炬末端包括位于焊炬末端的远侧端部处的等离子弧出口孔口和等离子仓室。系统包括导管，该导管具有构造成用于至焊炬末端的近侧端部的连接的远侧端部。系统还包括设置在等离子弧出口孔口与导管的远侧端部之间的大气排放端口。系统还包括流体地连接等离子仓室和大气排放端口的管道。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2016年3月29日提交的申请号为62/314,658的美国临时专利申请的权益和优先权，该美国临时专利申请由本申请的受让人拥有且通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及用于等离子弧焊炬中的等离子气体排放(诸如通过焊炬本体中的短路径排放)的系统和方法。

背景技术

热处理焊炬(诸如等离子弧焊炬)广泛用于材料的高温处理(例如，加热、切割、刨削以及标记)。等离子弧焊炬大体上包括焊炬头、安装在焊炬头内的电极、设置在电极的开孔内的发射插入件、带有安装在焊炬头内的中心出口孔口的喷嘴、护罩、电连接、用于冷却的通路以及用于弧控制流体(例如，等离子气体)的通路。涡流环可用来控制在电极与喷嘴之间形成的等离子室中的流体流型。在一些焊炬中，使用固持帽来保持等离子弧焊炬中的喷嘴和/或涡流环。在操作中，焊炬产生等离子弧，其为电离气体的收缩射流，带有高温和足够的动量以帮助熔融金属的移除。在焊炬中使用的气体可为非反应性的(例如，氩气或氮气)或反应性的(例如，氧气或空气)。

大体上，采用排放等离子弧焊炬设计(即，构造成使电离的等离子气体的至少一部分排放掉的等离子弧焊炬)以在各种边缘的切口(例如，方形边缘、笔直边缘和/或顶部边缘倒圆)和较小的切割槽中实现改进的质量。排放等离子弧焊炬设计还可在最大限度地减少碎屑的情况下促进较高的切割速度。然而，考虑到排放的气体可对人体和焊炬平台本身具有有害影响，用于等离子弧焊炬的安全排放技术和设计是关键的。例如，在排放燃料气体的情况下，这些气体在暴露于大气时可形成爆炸性混合物，由此产生危险的工作条件。

图1示出带有传统的气体返回和排放特征的示例性现有技术的等离子弧焊炬系统100。图2示出图1的等离子弧焊炬系统100的部分的详细视图。等离子气体源(未示出)通过计量控制台104和等离子气体输送机构106(例如，等离子气体供应软管)提供至等离子弧焊炬系统100的等离子弧焊炬102，等离子气体输送机构106连接在计量控制台104与等离子弧焊炬102之间。在一些实施例中，保护气体源(未示出)通过计量控制台104和保护气体输送机构108(例如，保护气体供应软管)提供至等离子弧焊炬102，保护气体输送机构108连接在计量控制台104与等离子弧焊炬102之间。等离子弧焊炬102包括在焊炬102的远侧端部处的焊炬末端112和连接至焊炬末端112的近侧端部的焊炬本体114。焊炬末端112包括一个或更多个消耗品(例如，电极、喷嘴、涡流环和/或护罩)，其在焊炬操作期间倾向于暴露于最大量的热量。插座116连接至焊炬本体114的近侧端部且构造成将等离子气体供应软管106连接至焊炬本体114使得等离子气体输送到那里。

在现有技术的焊炬系统100中，焊炬102适于通过使气体经由等离子气体排放软管110向近侧流动来使电离的等离子气体从焊炬末端112排放掉，等离子气体排放软管110在焊炬插座116近侧的焊炬导管119内延伸。例如，焊炬导管119可经由安装套管117连接至插座116。气体返回路径适于从焊炬末端112延伸，越过焊炬本体114，通过焊炬插座116和安装套管117，且从覆盖焊炬导管119的大部分长度的气体排放软管110离开。特别地，气体返回路径允许等离子气体经由焊炬导管119的编织盖从气体排放软管110离开。