本實用新型涉及弧割炬技術領域，特別是涉及一種等離子弧割炬。

背景技術：

中國市場現(xiàn)有機用型等離子弧割炬設計結構簡單，生產(chǎn)制作工藝差，再加上國內沒有這方面的技術學院，缺乏技術知識教育，即使有廠家生產(chǎn)，但大部分都是模仿的國外技術，沒有自主創(chuàng)新設計割炬能力，故而技術一直落后時代，制作出來的割炬切割能力弱，切割質量差，消耗件使用壽命短，使用成本高等一系列問題。國內市場上電流達到120A及以上時割炬本體內部必須采用水循環(huán)冷卻方式，包括美國發(fā)達國家割炬內部氣冷冷卻方式最大電流也只有到達125A。

如圖1所示，現(xiàn)有技術中的等離子弧割炬由于結構的缺陷，有時會出現(xiàn)一種破壞電弧穩(wěn)定燃燒的現(xiàn)象，這時除已存在的等離子弧主弧05以外，在電極01-噴嘴02-工件03之間會產(chǎn)生另外一種旁路電弧04(或者叫副弧)，即主弧05和旁路電弧04同時存在，形成雙弧現(xiàn)象。

雙弧現(xiàn)象帶來的危害主要表現(xiàn)在下列幾個方面：

1)破壞等離子弧的穩(wěn)定性，使切割過程不穩(wěn)定并會惡化切割縫成型；

2)雙弧同時存在，在電極和切割件之間形成了兩條并聯(lián)的導電通路，減小了主弧電流，降低了主弧的功率，使對切割件的熔透能力減弱；

3)雙弧現(xiàn)象一旦發(fā)生，噴嘴就成為并聯(lián)弧的電極并通過并聯(lián)弧電流，且主弧和噴嘴孔內壁之間的冷氣膜位障遭受破壞，使噴嘴受到強烈加熱，容易燒壞噴嘴。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是：為了克服現(xiàn)有技術中的不足，本實用新型提供一種等離子弧割炬。

本實用新型解決其技術問題所要采用的技術方案是：一種等離子弧割炬，包括割炬本體，所述割炬本體內的后部設有上內絕緣體，所述上內絕緣體中設有氣管和引弧線，所述割炬本體的前部設有噴口，所述噴口通過噴口底座與所述上內絕緣體的外緣連接，且所述噴口底座后部與所述引弧線連接，所述噴口的內孔包括從下到上依次連接的球形部和錐形部整體形成圓形喇叭狀，所述球形部的中心設有中心孔，所述噴口底座內部的上內絕緣體上連接有電極底座，所述電極底座前部連接電極，所述電極向前延伸至噴口內孔的球形部內，所述電極外壁中部向內凹進整體形成葫蘆形狀，所述電極外壁與所述噴口內孔之間形成等離子氣體通道，所述電極底座內設有中心氣管，所述中心氣管連通所述氣管與所述電極的內孔，所述電極底座和噴口底座之間還設有下內絕緣體，所述下內絕緣體用于分配氣流以及實現(xiàn)噴口與電極之間絕緣，所述噴口外側罩設有保護罩，所述割炬本體前部的噴口底座外側設有銅外套，所述保護罩后部與所述銅外套固定連接，且所述銅外套和保護罩內壁與所述噴口外壁之間形成冷卻氣體通道，所述中心氣管、電極底座、下內絕緣體和噴口底座上還設有氣流分配結構，所述等離子氣體通道和冷卻氣體通道通過氣流分配結構與所述中心氣管連通。

由于電離子的吸附效應，所以電離子集成在導體的表面積運動，容易產(chǎn)生電極和噴口間的正負電離子產(chǎn)生組合，形成電弧，而產(chǎn)生雙弧效應。再加上內部強壓力氣體流動性造成內壓強嚴重減弱，給電離子流動性創(chuàng)造了機會。因此，將噴口內孔設計為圓形喇叭狀，中心有一個中心孔，外形為分段式喇叭口，主材質使用紫銅加工。噴口里面為電極，電極安裝在電極底座上，外形中端向內凹進，整體設計成葫蘆形，擴大噴口與電極之間的空間，從而增大了弧柱和噴嘴孔壁之間的冷氣膜位障，避免電極上的正電離子在非中心孔處發(fā)射到噴口上面，從而避免了雙弧效應，保證了等離子的穩(wěn)定性。下端平面中心位置鑲嵌有一顆鉿絲，主體材質使用紫銅加工。

另外，電極外壁的圓形內凹能導流氣體更多的在電極表面行走，使電極下端處的噴口正電離子更容易發(fā)射給帶有負極的電極，故而增強點火的成功性。

優(yōu)選的，所述電極外壁凹進的部分與所述噴口的錐形部相對。使噴口的末端的錐形部與電極外壁凹進的位置對齊，增大了兩者之間的距離，有利于增加冷氣膜位障的厚度。

進一步，所述電極前端平面中心位置鑲嵌一顆鉿絲，所述電極內孔為盲孔，所述盲孔的底部設有錐形凸點，所述錐形凸點的頂部伸入到所述中心氣管內，所述盲孔內壁為臺階孔，且靠近盲孔底部的內徑小于開口端內徑，所述中心氣管靠近錐形凸點的一端的內孔側壁上設有凸臺，所述凸臺的孔徑小于中心氣管后端的孔徑，所述中心氣管外壁與電極內壁之間的距離小于所述中心氣管的內孔孔徑。

錐形凸點可以增加內部散熱面積；能讓通過的氣離子更多的接觸到錐面上，增強散熱性；能讓通過的氣流形成擴散性導向，使中心氣管出口的氣流能更好的貼緊電極內壁行走，增強散熱性。

在電極內部設計成臺階孔，中心氣管前端也是小口徑，氣體由中心氣管進入電極與中心氣管之間時，由于口徑變小使壓縮氣體經(jīng)過二次壓縮，增強壓縮密度，使高密度氣體的體積在出口處能夠瞬間膨脹時會產(chǎn)生吸熱原理，從而更好的降低電極谷底高溫。

進一步，所述氣流分配機構包括設置在所述中心氣管外壁上的環(huán)形第一凸緣、設置在電極底座上的第一氣孔和第二氣孔、設置在所述下內絕緣體上的第三氣孔以及設置在噴口底座前端面上的第四氣孔，所述第一凸緣側面與所述電極底座內壁抵接，所述第一凸緣上端面、中心氣管外壁和電極底座內壁圍成第一冷卻氣體室，所述第一凸緣下端面、中心氣管外壁和電極底座內壁圍成第一等離子氣體室，所述第一凸緣上沿軸向設有連通所述第一冷卻氣體室和第一等離子氣體室的多條導氣槽；

所述電極底座外壁上設有環(huán)形的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽之間形成第二凸緣，所述第二凸緣側面與所述下內絕緣體內壁抵接，所述第一凹槽與所述下內絕緣體內壁形成第二冷卻氣體室，所述噴口底座內壁與所述下內絕緣體外壁之間形成第三冷卻氣體室，所述第一氣孔兩端連通第一冷卻氣體室和第二冷卻氣體室，所述第三氣孔兩端連通第二冷卻氣體室和第三冷卻氣體室，所述第四氣孔連通第三冷卻氣體室和冷卻氣體通道；所述第二凹槽與所述下內絕緣體內壁形成第二等離子氣體室，所述第二氣孔連通所述第一等離子氣體室與所述第二等離子氣體室，所述電極底座前端面設有多條旋轉氣槽，所述旋轉氣槽連通所述第二等離子氣體室與等離子氣體通道。

采用一個氣源通過氣流分配機構同時產(chǎn)生等離子弧氣體和冷卻氣體，能夠同時實現(xiàn)切割和降溫。

進一步，所述第一氣孔的孔徑大于所述第二氣孔的孔徑，所述第一冷卻氣體室的體積小于第一等離子氣體室的體積，且所述第一冷卻氣體室的體積小于第二冷卻氣體室，所述第二冷卻氣體室的體積小于第三冷卻氣體室，所述第一等離子氣體室的體積大于第二等離子氣體室的體積。通過控制氣孔孔徑和氣體室的體積實現(xiàn)冷卻氣流與等離子氣流的控制，從而實現(xiàn)等離子弧的穩(wěn)定性。另外，通過控制氣孔孔徑和氣體室的體積的控制可以進一步壓縮冷卻氣體，使噴口處氣體迅速膨脹實現(xiàn)快速降溫。

進一步，所述銅外套包括銅外套絕緣件和銅外套銅件，所述銅外套絕緣件與伸出割炬本體的噴口底座的外壁固定連接，所述銅外套銅件一端與所述銅外套絕緣件外壁固定連接，另一端通過固定蓋與所述保護罩固定連接。

進一步，所述下內絕緣體與所述電極底座的連接面上設有第一密封圈，所述下內絕緣體與所述噴口底座的連接面上設有第二密封圈。

本實用新型提供的一種等離子弧割炬具有以下有益效果：

(1)保護罩是為了等離子在機用自動化工作時特意添加的一配件，切割質量的好壞直接取決于噴口，它能有效保護噴口減少損傷，從而使保護罩起到保護作用。另外又能壓縮噴口外側的保護氣，增強切割能力。保護罩前端的一周小孔能增強散熱性，延長保護罩的使用壽命。

(2)噴口的作用：電極產(chǎn)生的離子弧通過噴口中心小孔聚焦噴出產(chǎn)生高能量切割離子弧，噴口內部圓形喇叭狀主要避免與電極之間的渦流氣體產(chǎn)生雙弧效應。噴口外形的分段式喇叭口設計，能使噴口外側的保護氣流更均勻的產(chǎn)生壓縮作用，從而壓縮了噴口出來的離子弧，進一步提高了離子弧的堅挺性，增強了工作時的切割能力。

(3)電極是整套割炬中消耗量最大的消耗件，采用紫銅加工，紫銅材料具有良好的導電及導熱效果。內部的臺階孔和錐形凸點主要能增強最底部氣流速度和散熱面積，從而提高電極的散熱效果，直接延長了電極的使用壽命，已達到國內同類產(chǎn)品壽命的3倍以上。外形中端葫蘆形設計主要避免與噴口之間的渦流氣體產(chǎn)生雙弧效應。

(4)中心氣管采用黃銅制成，其材料具有堅硬和耐高溫性，能使冷卻氣體直通電極內部，使其電極在工作時產(chǎn)生的劇烈高溫迅速排放，從而提高電極的使用壽命。中間部位的導氣槽能均勻分配氣流導向及提高散熱能力。

(5)固定蓋擰在銅外套銅件上，主要為了把保護罩固定在銅外套上，表面采用滾花工藝，大大增強了表面積的散熱性，從而延長了使用壽命。

(6)銅外套是保護罩和割炬本體的連接件，銅件中間槽圓周分布的小氣孔能有效降溫延長壽命，并且能形成保護氣層，阻礙切割時的飛濺騰起時損傷割炬本體。上部絕緣體采用高分子耐高溫材料，主要為了隔離外部件的銅體絕緣，避免了噴口和被切割工件直接的短路現(xiàn)象，又能增強安全防護性。

(7)割炬本體內部采用渦流設計，能讓電極底座氣管流入割炬內部的氣流產(chǎn)生渦流旋轉，使最終所產(chǎn)生的渦流等離子弧更均勻、更挺直、更強的穿透性。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是雙弧效應的原理示意圖；

圖2是本實用新型最佳實施例的結構示意圖；

圖3是圖2的局部放大示意圖；

圖4是圖3中A的放大示意圖；

圖5是氣體流向示意圖。

圖中：01、電極，02、噴嘴，03、工件，04、主弧，05、旁路電弧，1、保護罩，2、噴口，3、電極，4、中心氣管，5、固定蓋，6、銅外套銅件，7、銅外套絕緣件，8、電極底座，9、下內絕緣體，10、噴口底座，11、引弧線，12、氣管，13、割炬本體，14、上內絕緣體，15、第二冷卻氣體室，16、第三冷卻氣體室，17、第三氣孔，18、第一氣孔，19、第一冷卻氣體室，20、第一凸緣，21、第二氣孔，22、第二等離子氣體室，23、第二密封圈，24、小氣孔，25、第四氣孔，26、等離子氣體通道，27、冷卻氣體通道，28、小氣孔，29、中心孔，30、第一等離子氣體室，31、第一密封圈，32、鉿絲，33、凸臺，34、錐形凸點，35、臺階孔。

具體實施方式

現(xiàn)在結合附圖對本實用新型作詳細的說明。此圖為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。

如圖2-5所示，本實用新型的一種等離子弧割炬，包括割炬本體13，所述割炬本體13內的后部設有上內絕緣體14，所述上內絕緣體14中設有氣管12和引弧線11，上內絕緣體14采用陶瓷材料，主要隔離外層的噴口底座10和電極底座8的高頻電壓。所述割炬本體13的前部設有噴口2，所述噴口2通過噴口底座10與所述上內絕緣體14的外緣連接，且所述噴口底座10后部與所述引弧線11連接，所述噴口2的內孔包括從下到上依次連接的球形部和錐形部整體形成圓形喇叭狀，所述球形部的中心設有中心孔29，所述噴口底座10內部的上內絕緣體14上連接有電極底座8，所述電極底座8前部連接電極3，所述電極3向前延伸至噴口2內孔的球形部內，所述電極3外壁中部向內凹進整體形成葫蘆形狀，所述電極3外壁凹進的部分與所述噴口2的錐形部相對。電極3為負極，能產(chǎn)生等離子弧，噴口2為正極，能聚焦等離子弧高密度噴射出來。

所述電極3外壁與所述噴口2內孔之間形成等離子氣體通道26，所述電極底座8內設有中心氣管4，所述中心氣管4連通所述氣管12與所述電極3的內孔，所述電極底座8和噴口底座10之間還設有下內絕緣體9，所述下內絕緣體9用于分配氣流以及實現(xiàn)噴口2與電極3之間絕緣，所述噴口2外側罩設有保護罩1，所述割炬本體13前部的噴口底座10外側設有銅外套，所述保護罩1后部與所述銅外套固定連接，且所述銅外套和保護罩1內壁與所述噴口2外壁之間形成冷卻氣體通道27，所述中心氣管4、電極底座8、下內絕緣體9和噴口底座10上還設有氣流分配結構，所述等離子氣體通道26和冷卻氣體通道27通過氣流分配結構與所述中心氣管4連通。

銅外套擰在割炬本體13上，由兩部分組成，所述銅外套包括上端的銅外套絕緣件7和下端的銅外套銅件6，銅外套絕緣件7與銅外套銅連接處的中間槽圓周分布多個小氣孔24，上部銅外套絕緣件7采用高分子耐高溫材料，主要為了隔離外部件的銅體絕緣，避免了噴口2和被切割工件直接的短路現(xiàn)象，又能增強安全防護性。所述銅外套絕緣件7與伸出割炬本體13的噴口底座10的外壁固定連接，所述銅外套銅件6一端與所述銅外套絕緣件7外壁固定連接，另一端通過固定蓋5與所述保護罩1固定連接。保護罩1裝配在銅外套銅件6上，保護罩1前端均布一周小氣孔28，小氣孔28具有出氣和散熱的作用，主體材質使用紫銅加工，固定蓋5擰在銅外套銅件6上，壓緊保護罩1，使用黃銅材質，表面采用滾花加工。

所述電極3前端平面中心位置鑲嵌一顆鉿絲32，所述電極3內孔為盲孔，所述盲孔的底部設有錐形凸點34，所述錐形凸點34的頂部伸入到所述中心氣管4內，所述盲孔內壁為臺階孔35，且靠近盲孔底部的內徑小于開口端內徑，所述中心氣管4靠近錐形凸點34的一端的內孔側壁上設有凸臺33，所述凸臺33的孔徑小于中心氣管4后端的孔徑，所述中心氣管4外壁與電極3內壁之間的距離小于所述中心氣管4的內孔孔徑。

所述氣流分配機構包括設置在所述中心氣管4外壁上的環(huán)形第一凸緣20、設置在電極底座8上的第一氣孔18和第二氣孔21、設置在所述下內絕緣體9上的第三氣孔17以及設置在噴口底座10前端面上的一圈第四氣孔25，第一氣孔18、第二氣孔21、第三氣孔17和第四氣孔25均為小孔，所述第一凸緣20側面與所述電極底座8內壁抵接，所述第一凸緣20上端面、中心氣管4外壁和電極底座8內壁圍成第一冷卻氣體室19，所述第一凸緣20下端面、中心氣管4外壁和電極底座8內壁圍成第一等離子氣體室30，所述第一凸緣20上沿軸向設有連通所述第一冷卻氣體室19和第一等離子氣體室30的多條導氣槽；所述電極底座8外壁上設有環(huán)形的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽之間形成第二凸緣，所述第二凸緣側面與所述下內絕緣體9內壁抵接，且第二凸緣側面設有向內的凹進，凹進內設有第一密封圈31，所述第一凹槽與所述下內絕緣體9內壁形成第二冷卻氣體室15，所述噴口底座10內壁與所述下內絕緣體9外壁之間形成第三冷卻氣體室16，所述第一氣孔18兩端連通第一冷卻氣體室19和第二冷卻氣體室15，所述第三氣孔17兩端連通第二冷卻氣體室15和第三冷卻氣體室16，所述第四氣孔25連通第三冷卻氣體室16和冷卻氣體通道27；所述第二凹槽與所述下內絕緣體9內壁形成第二等離子氣體室22，所述第二氣孔21連通所述第一等離子氣體室30與所述第二等離子氣體室22，所述電極底座8前端面設有多條旋轉氣槽，所述旋轉氣槽連通所述第二等離子氣體室22與等離子氣體通道26。所述下內絕緣體9與所述噴口底座10的連接面上設有凹進，所述凹進內設有第二密封圈23。

所述第一氣孔18的孔徑大于所述第二氣孔21的孔徑，所述第一冷卻氣體室19的體積小于第一等離子氣體室30的體積，且所述第一冷卻氣體室19的體積小于第二冷卻氣體室15，所述第二冷卻氣體室15的體積小于第三冷卻氣體室16，所述第一等離子氣體室30的體積大于第二等離子氣體室22的體積。

圖4中箭頭表示氣體的流向。

通過電極3和噴口2結構的配合設計增大了冷氣膜位障，提高了等離子弧的穩(wěn)定性，避免了雙弧效應，另外，通過電極3內孔結構的設計以及氣孔孔徑和氣體室體積的配合對壓縮氣體實現(xiàn)二次壓縮，從而提高降溫效果，延長了電極3和噴口2的使用壽命；通過上述綜合結構的改進，目前的產(chǎn)品HC-1303割炬，實際使用電流可達130A，并采用內部氣冷冷卻方式，大大增進了使用便利性。而且HC-1303割炬切割產(chǎn)品質量達到了美國原裝進口割炬的切割質量，消耗件壽命更是趕超美國原裝進口割炬消耗件壽命的1.2倍，從而提高了工作效率及高質量切割產(chǎn)品的一致性，加上國產(chǎn)消耗件價格低廉，大大提升了終端用戶使用性價比。

以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關的工作人員完全可以在不偏離本實用新型的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。