專利名稱：一種等離子割炬噴嘴的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種等離子割炬，尤其涉及一種等離子割炬噴嘴。
背景技術(shù)：
等離子割炬的噴嘴是切割槍的主要消耗部件之一，它的壽命的長短直接關系到切割質(zhì)量和生產(chǎn)效率。如圖I所示，現(xiàn)有普通的噴嘴主要利用銅和銅基材料來加工等離子割炬的噴嘴，先在電極和噴嘴之間引燃非轉(zhuǎn)移型電弧，然后電弧通過孔道轉(zhuǎn)移到工件，電弧通過孔道后受到壓縮，使等離子弧的能量和密度都大大提高。如果工作電流過大，一部分的電弧能量傳到噴嘴孔道壁面，使噴嘴的溫度升高，很容易在電極、噴嘴和工件形成雙弧，大大降低了噴嘴的使用壽命，同時切割過程的中斷又會降低切割質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 中國專利文獻(ZL200410082549. 6)公開了一種等離子焊炬可裝卸的噴嘴結(jié)構(gòu)，含有冷卻水的給水管、冷卻水的排水管、配置在噴射孔周圍的環(huán)狀水路和使所述給水管和所述環(huán)狀水路、所述排水管和所述環(huán)狀水路分別獨立并進行連接的多條連接水路。上述等離子焊炬用噴嘴中，從冷卻水的給水路供給的冷卻水，經(jīng)過連接水路被引導到環(huán)狀水路中，并在充分冷卻了噴嘴的等離子電弧的噴射孔的周圍之后，經(jīng)過另外的連接水路而從冷卻水配水管排出。即使用連接水路和環(huán)狀水路，能夠使冷卻水形成從供給路至排出路的流動，可對噴嘴進行充分的冷卻，雖然提高了噴嘴的使用壽命，但并沒有很好的解決在電極、噴嘴和工件形成雙弧的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種避免形成雙弧，同時具有氣冷和水冷的等離子割炬的噴嘴。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下一種等離子割炬噴嘴，包括噴嘴殼體，所述殼體包括下部均為曲面的噴嘴外壁和噴嘴內(nèi)壁、連接所述噴嘴外壁和噴嘴內(nèi)壁的縮孔道、密封所述噴嘴外壁和所述噴嘴內(nèi)壁的蓋板、相對布置在所述蓋板上的I對冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口 ；所述等離子割炬噴嘴還包括設置在噴嘴內(nèi)壁內(nèi)部的環(huán)形裝置，所述環(huán)形裝置的頂部和底部分別設有上邊緣和下邊緣，所述上邊緣和下邊緣分別設有進氣孔和出氣孔。進一步的，所述出氣孔的軸線與所述噴嘴底部曲面的切線相平行。優(yōu)選的，所述出氣孔的軸線與環(huán)形裝置的軸線呈45°。優(yōu)選的，所述上邊緣和下邊緣分別設有不少于3個進氣孔和出氣孔；所述蓋板上的冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口可設置2 3對。優(yōu)選的，所述冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口的直徑不小于3mm ;環(huán)形裝置的高度不小于3mmn采用本發(fā)明后可避免在電極、噴嘴和工件之間形成雙弧的可能性，同時具有氣冷和水冷的噴嘴結(jié)構(gòu)，冷卻效果好、使用壽命長及切割性能穩(wěn)定。
圖I為現(xiàn)有普通等離子割炬的噴嘴。圖2為本發(fā)明的三維立體外觀結(jié)構(gòu)。圖中1-1.冷卻介質(zhì)入口 ；1-2.冷卻介質(zhì)出口 ；1-3.蓋板。圖3為本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.殼體；1-4.噴嘴外壁；1-5.噴嘴內(nèi)壁；1-6.縮孔道；2.環(huán)形裝置。圖4為本發(fā)明的環(huán)形裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中2-1.進氣孔；2-2.上邊緣；2-3.下邊緣；2_4.出氣孔。
具體實施例方式如圖2 4所示，一種等離子割炬噴嘴，包括噴嘴殼體1，所述殼體包括下部均為曲面的噴嘴外壁1-4和噴嘴內(nèi)壁1-5、連接所述噴嘴外壁1-4和噴嘴內(nèi)壁1-5的縮孔道1-6、密封所述噴嘴外壁1-4和所述噴嘴內(nèi)壁1-5的蓋板1-3、相對布置在所述蓋板1-3上的I對冷卻介質(zhì)入口 1-1和冷卻介質(zhì)出口 1-2 ;所述等離子割炬噴嘴還包括設置在噴嘴內(nèi)壁1-5內(nèi)部的環(huán)形裝置2，所述環(huán)形裝置2的頂部和底部分別設有上邊緣2-2和下邊緣2-3，所述上邊緣2-2和下邊緣2-3分別設有進氣孔2-1和出氣孔2-4。進一步的，所述出氣孔2-4的軸線與所述噴嘴1-5底部曲面的切線相平行，使得冷卻氣體在噴嘴內(nèi)壁1-5形成層流。優(yōu)選的，所述出氣孔2-4的軸線與環(huán)形裝置2的軸線呈45°，使得冷卻氣體在噴嘴內(nèi)壁1-5形成以近似層流的狀態(tài)流動。優(yōu)選的，所述上邊緣2-2和下邊緣2-3分別設有不少于3個進氣孔2_1和出氣孔2-4 ;所述蓋板1-3上的冷卻介質(zhì)入口 1-1和冷卻介質(zhì)出口 1-2可設置2 3對。進氣孔2-1、出氣孔2-4、冷卻介質(zhì)入口 1-1和冷卻介質(zhì)出口 1-2數(shù)量越多，加工難度越大；數(shù)越少，冷卻氣體在噴嘴內(nèi)壁1-5形成層流的效果越差，起不到層流保護作用。優(yōu)選的，所述冷卻介質(zhì)入口 1-1和冷卻介質(zhì)出口 1-2的直徑不小于3mm ;環(huán)形裝置2的高度不小于3mm ；3mm直徑的冷卻介質(zhì)入口流量可以使冷卻介質(zhì)充滿密閉空間，保證噴嘴的冷卻效果；環(huán)形裝置2的高度主要考慮環(huán)形裝置2到氣體分配器的距離，距離越大，進入環(huán)形裝置2的氣體量越大，層流效果越好。本發(fā)明的工作原理如下由于在電極的鉿絲端面產(chǎn)生高能量的等離子流體，產(chǎn)生的熱量會噴射到噴嘴內(nèi)壁1-5，尤其是噴嘴內(nèi)腔的縮孔道1-6，使得噴嘴內(nèi)壁1-5和縮孔道1-6承受很高的溫度，而噴嘴的材料一般為銅基材料，熔點在1356K左右，而等離子電弧的溫度大概在5000K以上，這樣銅基噴嘴就很難承受這么高的等離子電弧溫度，因此就必須要有強制的冷卻介質(zhì)對銅基噴嘴進行冷卻，使其溫度降到銅基的熔點之下。對于普通氣冷型噴嘴的冷卻結(jié)構(gòu)，在工作電流不是很大的時候，例如40A-100A以下的工作電流，電弧的能量密度不是很大，噴嘴僅用氣體冷卻也能工作。當工作電流超過100A的時，噴嘴內(nèi)壁1-5及縮孔道1-6就需要冷卻才能保證其不易在電極、噴嘴和工件之間形成雙弧。由于雙弧很快使噴嘴燒損而報廢，這時通常采用水冷噴嘴。但是，當工作電流較大時，僅采用水冷噴嘴冷卻結(jié)構(gòu)也不能滿足其所承受的高能量密度的電弧流體溫度，需要對其冷卻結(jié)構(gòu)進行改進才能延長噴嘴的使用壽命，以保證等離子切割的正常工作。 如圖3所示，本發(fā)明的噴嘴在現(xiàn)有普通水冷噴嘴基礎上多了一個環(huán)形裝置2，環(huán)形裝置2的上邊緣2-2設有進氣孔2-1，氣體通過進氣孔2-1進入環(huán)形裝置2與噴嘴內(nèi)壁1-5形成的空間，環(huán)形裝置2的下邊緣2-3設有出氣孔2-4，所述的中心線出氣孔2-4的軸線與噴嘴內(nèi)壁底部曲面的切線平行，從所述出氣孔2-4流出的氣體可以對噴嘴內(nèi)壁1-5以及縮孔道1-6的壁面進行冷卻。在噴嘴內(nèi)壁1-5和噴嘴外壁1-4之間的環(huán)形通道上通冷卻介質(zhì)，同時在噴嘴內(nèi)壁1-5內(nèi)增加環(huán)形裝置，使離子氣體分為兩路，一路經(jīng)過環(huán)形裝置2和電極之間的空間，形成等離子氣體；另一路經(jīng)過環(huán)形裝置2上邊緣2-2上的進氣孔2-1進入環(huán)形裝置2與噴嘴內(nèi)壁1-5形成的空間。由于氣體體積的增大，壓力就減小，再由環(huán)形裝置2的下面的縮孔道1-6輸出。由于此氣流的輸出速度非常小，因而雷諾數(shù)較小，在噴嘴內(nèi)壁1-5形成層流沿噴嘴內(nèi)壁1-5流動。在縮孔道1-6處形成隔離層，使等離子弧和縮孔道1-6表面隔離，從而延長了噴嘴的壽命，同時還具有切割質(zhì)量好，工作效率高等優(yōu)點。權(quán)利要求
1.一種等離子割炬噴嘴，包括噴嘴殼體(1)，所述殼體包括下部均為曲面的噴嘴外壁(1-4)和噴嘴內(nèi)壁(1-5)、連接所述噴嘴外壁(1-4)和噴嘴內(nèi)壁(1-5)的縮孔道(1-6)、密封所述噴嘴外壁(1-4)和所述噴嘴內(nèi)壁(1-5)的蓋板(1-3)、相對布置在所述蓋板(1-3)上的I對冷卻介入入口(1-1)和冷卻介質(zhì)出口(1-2)，其特征在于所述等離子割炬噴嘴還包括設置在噴嘴內(nèi)壁(1-5 )內(nèi)部的環(huán)形裝置(2 )，所述環(huán)形裝置(2 )的頂部和底部分別設有上邊緣(2-2)和下邊緣(2-3)，所述上邊緣(2-2)和下邊緣(2-3)分別設有進氣孔(2_1)和出氣孔(2-4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種等離子割炬噴嘴，其特征在于所述出氣孔(2-4)的軸線與所述噴嘴(1-5)底部曲面的切線相平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種等離子割炬噴嘴，其特征在于所述出氣孔(2-4)的軸線與環(huán)形裝置(2)的軸線呈45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種等離子割炬噴嘴，其特征在于所述上邊緣(2-2)和下邊緣(2-3)分別設有不少于3個進氣孔(2-1)和出氣孔(2-4);所述蓋板(1-3)上的冷卻介入入口( 1-1)和冷卻介質(zhì)出口( 1-2)可設置2 3對。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種等離子割炬噴嘴，其特征在于所述冷卻介入入口(1-1)和冷卻介質(zhì)出口(1-2)的直徑不小于3mm ;所述環(huán)形裝置(2)的高度不小于3mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等離子割炬，尤其涉及一種等離子割炬的噴嘴，一種等離子割炬噴嘴，包括噴嘴殼體(1)，所述殼體包括下部均為曲面的噴嘴外壁(1-4)和噴嘴內(nèi)壁(1-5)、連接所述噴嘴外壁(1-4)和噴嘴內(nèi)壁(1-5)的縮孔道(1-6)、密封所述噴嘴外壁(1-4)和所述噴嘴內(nèi)壁(1-5)的蓋板(1-3)、相對布置在所述蓋板(1-3)上的１對冷卻介入入口(1-1)和冷卻介質(zhì)出口(1-2)，其特征在于所述等離子割炬噴嘴還包括設置在噴嘴內(nèi)壁(1-5)內(nèi)部的環(huán)形裝置(2)，所述環(huán)形裝置(2)的頂部和底部分別設有上邊緣(2-2)和下邊緣(2-3)，所述上邊緣(2-2)和下邊緣(2-3)分別設有進氣孔(2-1)和出氣孔(2-4)。本發(fā)明可避免在電極、噴嘴和工件之間形成雙弧的可能性，同時具有氣冷和水冷的噴嘴結(jié)構(gòu)，冷卻效果好、使用壽命長及切割性能穩(wěn)定。
文檔編號B23K10/00GK102744507SQ201210287589
公開日2012年10月24日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者陳麗華 申請人:常州機電職業(yè)技術(shù)學院