[发明专利]具有可逆冷却剂流的缩回启动等离子体炬

说明书

背景技术

本申请涉及等离子体炬和相关的方法。等离子体炬通常用于切割和焊接。等离子体炬典型地包括定位于喷嘴中的电极。加压气体被提供给炬，并流过喷嘴且接近于电极，在电极和工件之间建立电弧。根据一种用于启动等离子体炬的典型方法，首先通过以相对低的电流在电极和喷嘴之间建立电弧来启动引导模式。在引导模式期间计量系统输送气流通过喷嘴。然后通过传送弧到工件将等离子体炬从引导模式切换至操作模式，使得弧在电极和工件之间延伸。对于操作模式弧的电流增加，气体的流速或类型也可以被调整。弧电离气体，所得到的高温气体可以被用于切割或其他焊接操作。

本公开内容涉及改进的等离子体炬和启动该等离子体炬的方法。

发明内容

本公开内容在一方面描述了一种等离子体炬，其包括主炬体，喷嘴，限定在所述主炬体内的活塞腔中的活塞，其中所述活塞被联接至电极。第一流体通道和第二流体通道与所述活塞腔连通，所述第一流体通道与所述活塞的第一侧上的所述活塞腔的第一区域连通，所述第二流体通道与所述活塞的第二侧上的所述活塞腔的第二区域连通。连接路径被构造成引导所述活塞腔的所述第一区域和所述第二区域之间的流体，所述连接路径可以由所述喷嘴或电极流体通道部分限定。所述活塞被构造成使所述电极在起始位置和操作位置之间移动，在所述起始位置所述电极接触所述喷嘴，在所述操作位置所述电极不接触所述喷嘴。

当流体沿第一方向从所述第一流体通道流入所述第一区域，穿过所述连接路径流入所述第二区域，然后穿过所述第二流体通道流出时，所述活塞将所述电极移动至所述起始位置。当流体沿相反的第二方向从所述第二流体通道流入所述第二区域，穿过所述连接路径流入所述第一区域，然后穿过所述第一流体通道流出时，所述活塞将所述电极移动至所述操作位置。所述第一流体通道和所述第二流体通道可以被构造成接收冷却剂流，诸如水。

在一些实施方式中所述等离子体炬还可以包括能在第一位置和第二位置之间移动的换向阀，该换向阀在第一位置时能操作以使流进入第一流体通路，在第二位置时能操作以使流进入所述第二流体通道。所述换向阀可位于所述等离子体炬和所述流体热交换器之间，所述换向阀可包括四通阀。代替所述换向阀，所述等离子体炬可以包括可逆泵，所述可逆泵能操作以在第一模式使流进入所述第一流体通道，并且能操作以在第二模式使流进入所述第二流体通道。

在另一实施方式中所述电极可包括电极保持器和电极。所述电极保持器可包括凸缘，其中当所述电极处于操作位置时所述凸缘与所述主炬体内的止挡件(诸如气体挡板)接触。所述等离子体炬还可包括波形弹簧，其中所述波形弹簧与所述喷嘴接触以使该波形弹簧与该喷嘴电连接。所述波形弹簧可起作用以传导50安培或更高的维弧电流(pilot current)到所述喷嘴。关于供应电流到所述电极，所述等离子体炬还可包括接触所述活塞的接触器，从而提供所述活塞和所述电极之间的电连接。所述接触器可绕所述活塞周向定位于一凹槽中。所述凹槽可位于所述等离子体炬的所述主炬体中，使得当所述电极位于所述起始位置时所述接触器接触所述活塞的第一部分，当所述电极位于所述操作位置时所述接触器接触所述活塞的第二部分。所述凹槽替代地可位于所述活塞中，使得所述接触器随所述活塞移动。

本发明的实施方式还包括一种启动等离子体炬的方法，该方法包括使气体流过所述等离子体炬的喷嘴，并且使流体沿第一方向穿过第一流体通道流过所述等离子体炬并穿过第二流体通道流出从而使活塞前进，由此所述活塞的前进动作移动电极使其与所述喷嘴接触。所述方法还可包括通过所述电极和所述喷嘴施加维弧(pilot arc)电流以及使流体的流动反向以使得流体沿相反的第二方向流过所述第二流体通道和穿过所述第一流体通道流出，从而缩回所述活塞，由此所述活塞的缩回动作移动所述电极使其与所述喷嘴脱离接触，从而在所述喷嘴和所述电极之间启动维弧。使流动反向的步骤可包括致动换向阀。另选地，使流体流动的步骤可包括使流体泵沿一个方向运行，并且所述使流动反向的步骤可包括使所述流体泵反向运行。

附图说明

已如此概括地描述了实施方式，现将参考未必按比例绘制的附图，其中：

图1显示等离子体炬的实施方式的改进的剖面图；

图2显示沿第一方向流过图1的等离子体炬的冷却剂流；

图3显示沿相反的第二方向流过图1的等离子体炬的冷却剂流；

图4显示换向阀的立体图；

图5显示包括处于第一位置的图2的换向阀的截面图的流体回路；

图6显示包括处于第二位置的图2的换向阀的截面图的流体回路；