專利名稱：接觸啟動等離子弧吹管和用于啟動引導弧的方法
技術領域：
本發明總地來說涉及等離子弧吹管，具體涉及用于在接觸啟動等離子弧吹管中啟動引導弧的裝置和方法。
背景技術：
等離子弧吹管也稱為電弧吹管，它通常用于通過將含有電離氣體顆粒的高能等離子流引導到工件來切割、標記、校準及焊接該金屬工件。在典型的等離子弧吹管中，將要進行電離的氣體提供到該吹管的末端，并在通過等離子弧吹管的管嘴或管嘴中的小孔排出之前流過一個電極。該電極具有相對負電位并用作陰極。相反地，該管嘴具有相對正電位并用作陽極。此外，電極與管嘴之間具有間隔，由此在吹管的末端處產生了一個間隙。工作中，在電極與管嘴之間的間隙中產生一個引導弧，該引導弧加熱氣體并接著使氣體電離。然后將電離后的氣體吹出吹管，形成遠離管嘴延伸的等離子流。當吹管的末端移至靠近工件的位置，因為工件對地的阻抗低于管嘴對地的阻抗，該弧從管嘴跳至或轉移至工件。因此，工件作為陽極，而等離子弧吹管在“轉移弧”模式下工作。
典型地使用兩種方法中的一種來啟動電極與管嘴之間的引導弧。在通常稱為“高頻”或“高壓”啟動的第一種方法中，跨越電極及管嘴施加足以在電極與管嘴之間的間隙中產生弧的高電位。由于電極及管嘴不進行物理接觸就可以產生引導弧，因此第一種方法也稱為“非接觸”啟動。在通常稱為“接觸啟動”的第二種方法中，電極及管嘴進行接觸并逐漸分開，由此在電極與管嘴之間產生一個弧。由于電極與管嘴之間的距離小得多，因此接觸啟動方法允許在電位低得多的情況下啟動弧。
但是，對于接觸啟動吹管，電極和管嘴的相對方向和距離對于適合的吹管操作和切割質量是很重要的，并且為吹管提供在反復的操作過程中保持適當方向和距離的移動電極和/或管嘴相對較難和昂貴。此外，在電極和靠近電極底部的管嘴之間形成引導弧時，損傷更迅速地累積在管嘴靠近小孔的位置處，從而對吹管性能和切割質量造成不良的影響。另外，對于管嘴可移動的等離子弧吹管，管嘴處于在接通和斷開模式之間的不同位置，從而難以控制管嘴與工件之間的相對位置。此外，需要使管嘴與工件接觸的拖動切割將變得很難，甚至不能實現，這是因為管嘴在與工件接觸時將回移以接觸電極。
一種已知的接觸啟動等離子弧吹管設計使用固定的電極和管嘴，同時可平移的螺旋環初始接觸電極并且移離，以在電極和管嘴之間形成電弧。但是，這種啟動方法會使得損傷更迅速地累積在螺旋環或者陽極元件上，從而降低螺旋環的使用壽命，降低吹管性能。另外，對于作為可平移的元件的螺旋環，如果平移的螺旋環未對準以及當平移的螺旋環在操作過程中受到磨損時，那么吹管內的氣體動力可能會受到不良的影響。另外，平移的螺旋環的修補和更換是較難的，這是由于為了接近平移的螺旋環而必須去除吹管遠端內的幾個部件。
因此，在本領域中仍然需要提供一種能夠降低對電極和管嘴的損傷量同時提高吹管性能的接觸啟動等離子弧吹管及其相關的方法。還需要提供這樣一種能夠對設置在其中的消耗部件(例如電極、管嘴)進行快速和有效更換的吹管。
發明內容
在一種優選形式中，本發明提供的接觸啟動等離子弧吹管包括電極、管嘴和與管嘴接觸的啟動器，所述啟動器可移動，以與管嘴分離并且在啟動器和管嘴之間建立引導弧。較佳地，啟動器是啟動夾頭的一部分，啟動夾頭包括夾頭體、固定在夾頭體的遠端上的管嘴座以及設置在夾頭體內的偏壓元件(例如螺旋彈簧)，其中啟動器設置在偏壓元件和吹管管嘴座之間，以使螺旋彈簧偏壓啟動器使啟動器和管嘴接觸。通常通過啟動夾頭引導工作氣體，以克服彈簧偏壓并且使啟動器移離管嘴，從而在啟動器和管嘴之間形成引導弧。
等離子弧吹管進一步包括設置在夾頭體內、絕緣體內和陽極內的多個排氣孔，統稱為頭排氣孔，這些排氣孔是流體連通的，以使通過啟動器引導的氣體從而使啟動器移動的氣體通過頭排氣孔排出。此外，另一部分氣體通過管嘴的漩流孔和輔助氣體孔被引導，以產生和穩定從管嘴中的中心排出孔吹出的等離子流。
在另一種形式中，提供的啟動夾頭包括夾頭組件和設置在夾頭組件內的啟動器，該啟動器用于在啟動器和等離子弧吹管內的管嘴之間形成引導弧。夾頭組件較佳地包括夾頭體和固定在夾頭體的遠端部分的管嘴座，以及能夠在等離子弧吹管的空閑模式下對啟動器進行偏壓以使其與管嘴接觸的偏壓元件。另外，提供用于在等離子弧吹管中啟動引導弧的啟動器，其中啟動器可克服彈性偏壓移動，以在等離子弧吹管內的啟動器和管嘴之間形成引導弧。
在又一種形式中，本發明提供一種與固定的電極、固定的管嘴以及用于在等離子弧吹管內啟動等離子弧的氣體源和電源結合使用的等離子弧吹管頭。所述吹管頭包括設置在吹管頭的近側部分處的頭排氣孔，其中在等離子弧吹管操作過程中頭排氣孔將至少一部分氣體從吹管頭中排出。
另外，本發明提供一種在等離子弧吹管中啟動引導弧的方法，所述方法包括下列步驟偏壓啟動器以接觸管嘴；提供氣體源和電源；以及引導至少一部分氣體以克服偏壓，使啟動器與管嘴分離，其中當偏壓被克服時在啟動器和管嘴之間形成引導弧。本發明還提供一種從等離子弧吹管排出氣體的方法，所述方法包括下列步驟提供氣體源和電源；引導氣體源和電源以啟動引導弧；以及通過頭排氣孔排出至少一部分氣體。
通過后文提供的詳細說明，本發明的進一步應用領域將變得明顯。應該理解，當描述本發明的優選實施例時，詳細說明及特定示例僅僅用于展示的目的，而不用于限制本發明的范圍。
通過詳細的說明及附圖可以使本發明更容易理解，其中圖1是根據本發明原理的人工操作等離子弧裝置的透視圖；圖2是設置在等離子弧吹管內并且根據本發明原理構造的吹管頭的側視圖；圖3是根據本發明原理構造的吹管頭的透視圖；圖4是根據本發明原理構造的吹管頭和消耗部件的分解透視圖；圖5是根據本發明原理構造的吹管頭和消耗部件的截面圖；圖6是根據本發明原理構造的吹管頭的遠端的底視圖；圖7A是處于空閑模式下并根據本發明原理構造的吹管頭的截面圖；圖7B是處于引導模式下并根據本發明原理構造的吹管頭的截面圖；圖7C是示出了通過啟動夾頭的第二實施例的氣體通道并根據本發明原理構造的吹管頭的截面圖；圖8是包括啟動夾頭的第三實施例并根據本發明原理構造的吹管頭的截面圖；圖9是包括氣體通道并根據本發明原理構造的夾頭體的上透視圖；圖10是包括根據本發明原理的氣體通道的夾頭體的下透視圖；圖11是包括根據本發明原理的氣體通道的夾頭體的頂視圖；圖12是包括根據本發明原理的氣體通道的夾頭體的截面圖；圖13是包括啟動器的第二實施例并根據本發明原理構造的吹管頭的截面圖；圖14是包括排氣孔并根據本發明原理構造的啟動器的上透視圖；圖15是包括根據本發明原理的排氣孔的啟動器的下透視圖；圖16是包括根據本發明原理的排氣孔的啟動器的頂視圖；
圖17是包括根據本發明原理的排氣孔的啟動器的截面圖；圖18是包括啟動夾頭的第四實施例并根據本發明原理構造的吹管頭的截面圖；圖19是包括近徑向孔和軸向排氣孔并根據本發明原理構造的夾頭體的上透視圖；圖20是包括近徑向孔和軸向排氣孔并根據本發明原理構造的夾頭體的下透視圖；圖21是包括根據本發明原理的軸向排氣孔的夾頭體的頂視圖；圖22是包括根據本發明原理的近徑向孔和軸向排氣孔的夾頭體的截面圖；圖23A是包括沿著中心部分限定螺旋溝槽的電極并且根據本發明原理構造的吹管頭的截面圖；和圖23B是包括沿著中心部分限定軸向溝槽的電極并且根據本發明原理構造的吹管頭的截面圖。
具體實施例方式
如下對于較佳實施例的說明僅僅用于展示目的，而不用于限制本發明及其應用或使用。
參見附圖，根據本發明的接觸啟動等離子弧吹管通常與圖1中附圖標記10所示的人工操作等離子弧裝置結合使用。通常，人工操作等離子弧裝置10包括通過吹管導管16與動力源14相連的接觸啟動等離子弧吹管12，吹管導管16可根據特定的應用在不同的長度下使用。另外，動力源14提供氣體源和電源，氣體和電能流過吹管導管16以使等離子弧吹管12工作。
如這里所使用的，對于本領域技術人員來說，無論是手工操作的還是自動的等離子弧裝置都應該產生或使用等離子來進行切割、焊接、噴鍍、校準、標記等操作。因此，這里提到的具體等離子弧切割吹管、等離子弧吹管或手工操作的等離子弧吹管不應該理解為限制了本發明的范圍。另外，具體提到的給等離子弧吹管提供氣體也不應該理解為限制了本發明的范圍，根據本發明的教導，例如液體的其它流體也可提供給等離子弧吹管。此外，術語“偏壓的”或“偏壓”不應當理解為經常用于電領域的電偏置或電壓。
現在參考圖2，在圖2中用參考標記20示出了本發明的接觸啟動等離子弧吹管12中的吹管頭。如圖所示，吹管頭20具有一個近端22和一個遠端26，近端22配置在等離子弧吹管12的手柄24(為了清楚在圖中省去了手柄24的一半)內，遠端26如下面更詳細描述的那樣固定了多個消耗品部件。近端22還適于連接到供應接觸啟動等離子弧吹管12工作所用的氣體及電源的吹管導管28。對吹管導管28的連接可包括快速拆卸，諸如2002年2月26日提出的、題為“組合式等離子弧吹管”的共同未決申請中所公開并和本申請共同受讓的快速拆卸，以上申請的內容被包含在本文中作參考。另外，如本文所描述的，近側的方向或鄰近是指朝向近端22的方向，而遠側方向或遠離是指朝向遠端26的方向。
參考圖3至圖5，吹管頭20進一步包括外殼28，在外殼28內配置有吹管頭20的固定部件。更具體地說，這些固定部件包括具有相對負電位的陰極32(圖5)、具有相對正電位的陽極34和使陰極32與陽極34絕緣的絕緣體36。消耗品部件通常固定于吹管頭20的遠端26，并且包括電極38、管嘴40、用于如下所述拉出引導弧的啟動夾頭42以及屏蔽罩44，屏蔽罩44把各消耗品部件固定于吹管頭20的遠端26，并進一步使各消耗品在吹管工作時與周圍區域絕緣。當屏蔽罩44完全與吹管頭20結合時，屏蔽罩44還使諸如啟動夾頭42及管嘴40的消耗品部件相互定位及定向。
如進一步顯示的，啟動夾頭42包括啟動器50、容納在夾頭體54中的螺旋彈簧52以及管嘴座56。因此，啟動夾頭42最好是單個的可更換消耗部件。此外，夾頭體54和管嘴座56一起被稱為夾頭組件55。在夾頭組件55的一種形式中，夾頭體54是導電的而管嘴座56是絕緣的。在夾頭組件55的另一種形式中，夾頭體54是絕緣的，管嘴座56是絕緣的，并且夾頭組件進一步包括導電元件53，導電元件53可是所示的設置在夾頭體54的近端處的墊圈。下面將對啟動夾頭42、其部件以及吹管頭20的固定的和其他消耗部件的功能和操作進行描述。
如圖5所示，圖示的吹管頭20具有固定在外殼28內的陰極32和電連接到陰極32的電極38。普通圓柱形絕緣體36圍繞陰極，并使陰極32與陽極34絕緣。如進一步顯示的，陰極32鄰接銷配件64并在電路上與它連接，銷配件64適于與吹管導管28(未示出)相連接。因此，陰極32電路上與動力源14(未示出)的負邊連接，而陽極34電路上與動力源的正邊連接。另外，銷配件64限定了內孔66，陰極32限定了中心孔70，內孔66及中心孔70是連通的，以從動力源14向吹管頭20供應工作氣體。雖然圖示中陰極32與銷配件64彼此定向成一角度，陰極32與銷配件64(或連接于陰極32的另一個相鄰部件)可以或者共線，或者通常在本領域中使用的彼此定向為180°。
電極38限定了用于將電極38與陰極32的連接端74連接在一起的近連接端72。電極38與陰極32的連接端72、74被構造為彼此共軸套入連接，如共有的美國專利6,163,008中所顯示和描述的那樣，該專利被包含入本文作參考。為建立陰極32與電極38之間的連接，陰極連接端74與電極連接端72被制成分別標注為76和78的相對鎖鍵。當電極38的連接端74連接到陰極32時，鎖鍵76及78彼此互相嚙合，以阻止電極38移離陰極32的軸向運動。然而，可以理解電極38可以通過諸如螺紋連接的其他傳統方式連接到陰極32，而不超出本發明的范圍。
此外，絕緣體80配置在陰極32的近端，而絕緣帽82安裝在陰極32的遠端，這樣導致了陰極中心孔70中暴露在外以接觸電極38的面積相對較小。絕緣體80與絕緣帽82被構造及定位成用來阻止不是電極38的物體與陰極32之間的電接觸，以減少因為該物體插入陰極中心孔70之內而導致吹管功能失效的風險。
電極38限定了中心孔84，中心孔84遠離連接端72延伸，并與陰極32的中心孔70連接，這樣向下引導陰極中心孔70中的工作氣體使其通過電極38的中心孔84。電極38的中心孔84遠離連接端72延伸而與氣體分配孔86對準，氣體分配孔86從中心孔84徑向向外延伸，以從電極38排出工作氣體。電極38進一步包括一環形圈88，如圖所示環形圈88徑向朝外延伸并構成在氣體分配孔86下方的近側臺肩90。近側臺肩90鄰接套筒92，套筒92座落于制成在絕緣體36中的環形槽94內。套筒92是耐用材料，最好是諸如Vespel的聚酰亞胺，使得吹管頭20能經受住電極38的重復安裝而不會損害更貴并且難于更換的絕緣體36。另外，電極38的末端部分96為普通細長的圓柱形部分，它具有由縱向延伸的脊98形成的帶槽的表面。所示實施例的電極38由銅或銅合金構成，最好包括固定在電極38末端處的凹槽102內的發射插入件100，例如鉿。
也稱為噴嘴的普通中空管嘴40安裝在電極38的末端部分96的上方。管嘴40與電極38成徑向及縱向間隔關系，以構成也稱為弧腔或等離子腔的主要氣體通路104。管嘴40的中心排出小孔106與主要氣體通路104連通，以從管嘴40排出成等離子流形式的已電離氣體并引導該等離子流向下對著工件。管嘴40進一步包括中空的、普通圓柱形的遠端部分108及近端部分112處的環形法蘭110。環形法蘭110限定了一個普通平的近側端面114和一個遠側端面116，近側端面114面朝啟動夾頭42的管嘴座56安裝并由管嘴座密封，遠側端面116適于安裝在配置在屏蔽罩44內的導電插入件118內并與之形成電接觸。導電插入件118還適于與陽極34連接，最好使用螺紋連接119，使得動力源的正邊之間保持連續通電。因此，管嘴40通過導電插入件118而與該動力源的正或陽極邊處于電接觸。
管嘴40還限定了多個旋流孔120(進一步如圖4所示)，這些旋流孔120對管嘴40的中心形成偏置，并布置成圍繞及穿過環形法蘭110。此外，管嘴40最好限定了多個輔助氣體孔122(也顯示于圖4中)，氣體孔122徑向地延伸穿過環形法蘭110，并進入在遠側端面116上的環形凹槽124中。因此，管嘴40調節等離子氣體以形成除輔助氣體之外的等離子流以穩定等離子流，這被顯示及描述于2002年2月26日提出的題為“管嘴氣體分配器”的并與本發明共同受讓的共同未決申請中，該申請的內容被包含于本文作參考。另外，管嘴40最好由銅或銅合金材料制成。
在工作中以及當動力源14(未示出)向吹管頭20供電時，除了使圍繞吹管頭20的區域與可導電元件絕緣之外，屏蔽罩44圍繞著吹管頭20的遠端26并且通常固定及定位其中的消耗品部件。當通過螺紋連接119固定到吹管頭20時，在屏蔽罩44的導電插入件118與絕緣體36、啟動夾頭42以及管嘴40之間形成了主要氣體腔126，如下面所詳細描述的那樣，在吹管工作時主要的工作氣體流過該氣體腔126。此外，屏蔽罩44最好由非導電的、熱絕緣的材料制成，諸如酚醛或陶瓷材料。
絕緣體36還限定了多個徑向氣體分配孔128，徑向氣體分配孔128與電極氣體分配孔86以及主要氣體腔126在流體上連通。還參考圖6，絕緣體36還限定了延伸穿過遠側端面132的多個軸向排氣孔130，孔130與構造在絕緣體36的近側部分136中的一組徑向排氣孔134在流體上連通。徑向排氣孔134還與構造在陽極件34的遠側部分140中的一組徑向排氣孔138在流體上連通，徑向排氣孔138與開口142在流體上連通，如圖所示，該開口142靠近屏蔽罩44的近端，構成于屏蔽罩44與吹管頭外殼28之間，并暴露于大氣中。因此，在吹管工作期間氣體通過在絕緣體36、陽極34及屏蔽罩44中的一系列排氣孔而排出，下面將對此進行更詳細的描述。此外，絕緣體36最好由諸如酚醛或陶瓷的非導電的熱絕緣材料制成，而陽極件34由諸如銅或銅合金的導電材料制成。
參考圖7A及圖7B，根據本發明原理的啟動夾頭42可在吹管的空閑模式(圖7A)與引導模式(圖7B)之間工作。在空閑模式中，啟動器50與電極38成電接觸，并被彈性偏壓成與管嘴40相接觸。啟動器50較佳地限定了彎曲的末端接觸表面152，末端接觸表面152與管嘴40的錐形內表面154接觸。另外，應用任何合適的偏壓件或裝置，諸如彈簧或彈性件或彈性測量件，使啟動器50被彈性地偏壓為與管嘴40接觸。在所示的該優選實施例中，偏壓件是螺旋彈簧52，它具有足夠的剛性，使來自氣體源的氣體壓力克服彈簧力以使啟動器50從管嘴40上分離。此外，啟動器50及螺旋彈簧52與夾頭體54及管嘴座56一起最好是可更換的啟動夾頭42的一部分。因此，管嘴座56限定了與夾頭體54的環形法蘭59結合的環形臺肩57，其中在環形臺肩57與環形法蘭59之間的連接可以是壓配合或粘結連接的，也可以包括本領域其它公知方法。
如進一步顯示的，夾頭體54包括鄰接電極38的末端臺肩156的凹入的端壁155，以及普通圓柱形側壁158。當已完全裝配好時，腔160構成于啟動夾頭42內，在腔160中放置了螺旋彈簧52及啟動器50的一部分。夾頭體54還限定了軸向排氣孔162，軸向排氣孔162延伸通過凹入的端壁155，并如前所述與腔160及與絕緣體36的末端端面132中的軸向排氣孔130在流體上連通。另外，一系列徑向氣體孔164圍繞側壁158配置，徑向氣體孔164引導一部分工作氣體進入啟動夾頭42，以克服螺旋彈簧52的偏壓來使啟動器50移離管嘴40，并如下面更詳細描述的對抗螺旋彈簧52的偏壓。
啟動器50限定了普通的圓柱形部分166、環形法蘭168和筒形部分170，筒形部分170限定了彎曲的接觸表面152。如圖所示，筒形部分170的近側部分與電極38電接觸，而筒形部分170的遠側部分遠離地伸出通過管嘴座56上的中心小孔172。此外，螺旋彈簧52配置在圓柱部分166內，其位置對著該啟動器的近側端面174。近側端面174還限定了軸向排氣孔175，軸向排氣175與腔60以及夾頭體軸向排氣孔162在流體上流通，使得如下面進一步描述的那樣，該腔中的氣體從吹管頭20排出。較佳地，啟動器50由諸如銅或銅合金的導電材料制成，螺旋彈簧52由鋼材料制成，夾頭體54是由諸如銅的導電材料制成，而管嘴座56由諸如聚酰亞胺的非導電材料制成。或者，如前所述，夾頭體54可以是絕緣的或非導電的，同時管嘴座56是絕緣的。
根據本發明的啟動器50對于電極38及陰極32(即該陰極邊)和陽極34、導電插入件118及管嘴40(即陽極邊)不是固定連接。這里使用的術語“不是固定連接”的意思是在啟動器50與陰極邊及陽極邊之間至少在一個方向上可有例如軸向和/或徑向的相對運動。例如，在圖示實施例中，啟動器50可沿吹管頭20的中心縱軸線X在啟動夾頭42的腔160內自由移動。更準確地說，啟動器50可相對于電極38及管嘴40在對應于吹管的空閑模式的第一遠側位置(圖7A)與對應于吹管的引導模式的第二近側位置之間軸向移動。但是可以理解，啟動器50可自由地相對于陰極邊及陽極邊徑向移動。還可以理解，啟動器50可以在該吹管內靜止不動，而是陰極邊、陽極邊或者是兩者可自由軸向和/或徑向相對于啟動器移動。
如進一步所示出的那樣，多個O形圈及相關的O形圈槽配置在吹管頭20內，以在該吹管工作期間密封氣體流。更具體地說，O形圈180配置在絕緣體36與絕緣體36的末端150處的啟動夾頭42之間。此外，O形圈182配置在陽極34與靠近陽極34的末端部分140處的屏蔽罩44的導電插入件118之間。因此，在工作期間，O形圈180及182在吹管頭20內密封氣體流。
下面將參考分別對應于吹管的空閑模式及引導模式的圖7A及圖7B，更詳細地顯示及描述根據本發明的方法的啟動夾頭42，更準確地說是啟動器50，啟動引導弧及操縱吹管的操作。如圖所示，吹管頭20連接于氣體源及電源，最好是如前所述通過銷配件64。電源的應用導致電流從電極38通過啟動器50流至管嘴40，它們全部是直接的電連接。當氣體源被啟動時，工作氣體流過銷配件64的內孔66，并分別通過陰極32及電極38的中心孔70及84。然后氣體流過電極38的氣體分配孔86及通過絕緣體36的氣體分配孔128，這樣氣體流向遠端進入主要氣體腔126中。然后該氣體部分地流過啟動夾頭42的徑向氣體孔164，這導致啟動器50不遠地移離管嘴40，如圖7B中所示處于吹管的引導模式。因此，對于克服螺旋彈簧52的偏壓，該氣體壓力足夠高。由于啟動器50不遠地移離管嘴40，在啟動器50與管嘴40之間形成一個引導弧，而更準確地說是在錐形內表面154與彎曲的末端接觸表面152之間形成一個引導弧，如圖所示表面154與表面152被構造成彼此相對平行。
除了氣體部分地流過徑向氣體孔164以移動啟動器50，氣體繼續向遠處流動并進入旋流孔120成為等離子氣體，并且也進入輔助氣體孔122成為輔助氣體。因此，該等離子氣體在啟動器50與管嘴40之間的間隙中旋流，并被啟動器50與管嘴40之間形成的引導弧所電離。如圖所示，旋流孔120最好布置成離啟動器50的錐形內表面154與管嘴40的彎曲末端接觸表面152相接觸的區域不太遠，以便提供更穩定的等離子流。然而，旋流孔120可布置得離啟動器50接觸管嘴40的區域較遠而仍保持在本發明范圍內。作為氣體旋流及產生引導弧的結果，已電離的氣體以等離子流的形式被吹出管嘴40的中心排出小孔106。此外，流過輔助氣體孔122的氣體流入環行凹槽124，而后沿著管嘴40的普通圓柱末端部分108遠離而去。結果，輔助氣體形成圓柱形氣體包圍層，以穩定從中心排出小孔106吹來的等離子流。2002年2月26日提出的題為“管嘴氣體分配器”的共同未決的并與本發明共同受讓的申請中進一步描述了具有旋流孔120及輔助氣體孔122的管嘴40，該申請的內容被包含入本文作參考。
如進一步所示，流入啟動夾頭42以移動啟動器50不遠地離開管嘴40的氣體經過啟動器的軸向排氣孔175，經過夾頭體54的環形端壁155中的軸向排氣孔162，并通過絕緣體36中的軸向排氣孔130(虛線顯示)附近。然后該氣體流過絕緣體36中的徑向排氣孔134，經過陽極34中的徑向排氣孔138，并在屏蔽罩44的近端處流出開口142。因此，根據本發明的吹管頭20含有頭部排氣孔(即徑向排氣孔134、138)以從吹管頭20排出氣體，這使得在該氣體源及電源被關斷后該吹管容易更快速地重新啟動。當該氣體源及電源被關斷及該氣體如前描述那樣被排出時，螺旋彈簧52的力使啟動器50向管嘴40移動，使得錐形內表面154與彎曲的末端接觸表面152接觸，其中該等離子弧吹管處于空閑模式。
可替代地，如圖7C所示，氣體通道165可形成在夾頭體54和管嘴座56之間，而不是如上所述的通過夾頭體54的徑向氣體孔164。因此，在主要氣體腔126內的氣體部分地流過氣體通道165，使得啟動器50近側移離管嘴40并且產生如上所述的引導弧。另外，如這里所用的，無論采用單一或者多個形式，術語“孔”也可被構成為通過所述的各個部件的具有不同形狀的孔或者開口，而不是本發明所示的圓形或者圓柱形。
如這里所述的，所示的啟動器50在吹管的空閑模式下與管嘴40接合，以提供在動力源的陽極側和動力源的陰極側之間的導電路徑。但是，應該理解的是，啟動器50不是一定在吹管的空閑模式下與陽極側或者陰極側接合，只要啟動器50的位置足夠靠近陰極側(例如電極)和陽極側(例如管嘴)中的至少一個即可以在動力源的正側和負側之間提供導電路徑。因此，在吹管的空閑模式下，弧可形成在啟動器50和陽極側或者陰極側之間，但這樣一種弧不被認為是這里所用的和通常理解的引導弧，這是因為這種弧不適于通過以等離子流的形式從吹管排出工作氣體來啟動吹管的操作。
相反，在吹管的空閑模式下，啟動器50和陽極側或者陰極側之間的任何間隙與在吹管的引導狀態下它們之間的間隙相比是較小的，以使啟動器50和陽極側或者陰極側之間的氣流在相當大的程度上受到限制，因此不能將在吹管的空閑模式下形成在它們之間的任何弧向下吹向吹管管嘴的出口，從而以等離子流的形式從吹管排出工作氣體。因此，這里所涉及的在啟動器50朝向其對應于吹管的引導狀態的近端位置移動時形成在吹管中的引導弧指的是，當啟動器50與陰極側和/或陽極側保持足夠的間距時在啟動器50和陰極側與陽極側中的至少一個之間形成的弧，從而使得形成在它們之間的弧可通過管嘴的出口吹送以啟動吹管的操作，從而以等離子流的形式從吹管排出工作氣體。
另外，當啟動器50在其近端位置和遠端位置之間移動時，所示的電極38和管嘴40以相互之間保持固定關系的形式被固定在吹管頭20中。但是，電極38、管嘴40或者它們二者可彼此相對移動，并且在本發明的保護范圍內，并且啟動器50在吹管頭20內可以進行或者不進行相對移動，只要啟動器50沒有在至少一個方向上與電極38和管嘴40保持固定連接，這樣啟動器50可在空閑和引導模式下相對于電極38和管嘴40處于不同的位置。
另外，盡管啟動器50在其遠端位置和近端位置之間氣動移動，諸如利用由加壓氣體產生的作用力(例如，流過啟動夾頭42的主要工作氣體)，但應該理解的是，在不脫離本發明的保護范圍的情況下，可替代地，啟動器50可在其遠端位置和近端位置之間被機械驅動。另外，氣體的初始氣體供給源可在需要的情況下用于偏壓啟動器50，以使啟動器50與管嘴40電接觸，諸如當啟動夾頭42不包括螺旋彈簧52并且啟動器50例如利用重力被彈性偏壓與管嘴40接觸。可利用氣體控制裝置啟動氣體供給源，這如在2002年2月26日提出的、與本申請一起受讓的、標題為“吹管手柄氣體控制”和“等離子弧觸發系統”的未審定的申請中所公開的，這些申請的內容在這里合并參考。另外，這里所用的術語“彈性偏壓”應該不限于所示的螺旋彈簧52的使用。相反，術語“彈性偏壓”例如可包括傾斜的螺旋彈簧、重力、氣體壓力或者本領域公知的其他方法。
除了這里所述的在接觸啟動吹管內的應用，根據本發明的啟動夾頭42也可在非接觸啟動或者高頻/高壓吹管內使用。啟動夾頭42在接觸啟動和非接觸啟動吹管中的操作如在2002年2月26日提出的、與本申請一起受讓的、標題為“雙模式吹管”的未審定的申請中所公開的，該申請的內容在這里合并參考。
現參考圖8，圖8示出了本發明的另一種形式，其中在等離子弧吹管12(未示出)內使用了一種可替代的啟動夾頭200。啟動夾頭200的結構和操作與前面所述的啟動夾頭42類似，但是，啟動夾頭200包括夾頭體202，夾頭體202進一步包括環繞電極38的中心部分206的內環形法蘭204。內環形法蘭204沿著中心部分206從凹入的端壁155向遠側延伸，其中在電極38的內環形法蘭204和中心部分206之間形成了較小的間隙208。另外，夾頭體202限定形成在凹入的端壁155的近側面212上的至少一個氣體通道210。因此，用于在啟動夾頭200內克服螺旋彈簧52偏壓的氣體通過間隙208、氣體通道210和如上所述的絕緣體36中的軸向排氣孔130(虛線所示)排出。因此，在操作中，內環形法蘭204提供排氣和對電極38的附加冷卻。
參考圖9至圖12，其中進一步示出了帶有內環形法蘭204的夾頭體202，并且多個氣體通道210形成在凹入的端壁155的近側面212上。如圖中所示，氣體通道210較佳地限定了一種與貫穿夾頭體202的中心孔214流體連通的部分圓柱形構造。另外，在本發明的一種形式中，總共使用3個氣體通道21 ，但是根據特定的操作需要，也可使用一個或者多個氣體通道210。
參考圖13，其中示出了本發明的另一種形式，其中在等離子弧吹管12(未示出)內使用了一種可替代的啟動夾頭220。啟動夾頭220的結構和操作與前面所述的啟動夾頭200類似，但是，啟動夾頭220進一步包括限定凹入的近側面224和形成在近側面174和凹入的近側面224之間的環形壁226的啟動器222。如圖中所示，至少一個排氣孔228通過環形壁226形成，這樣用于在啟動夾頭220內克服螺旋彈簧52偏壓的氣體通過排氣孔228、接著通過間隙208、氣體通道210和如上所述的絕緣體36中的軸向排氣孔130(虛線所示)排出。因此，排氣孔228提供排氣和對電極38的中心部分206的附加冷卻。
如圖14至圖17所示，其中示出了帶有凹入的近側面224的啟動器222，并且多個排氣孔228通過環形壁226形成。如圖中所示，排氣孔228的位置最好相對于啟動器222是偏心的，并且在本發明的一種形式中，總共使用6個排氣孔228，但是根據特定的操作需要，也可使用一個或者多個排氣孔228。另外，排氣孔228與啟動器222的內部流體連通以如上所述可使氣體被排出。
參考圖18，示出了啟動夾頭230的另一種形式，其中啟動夾頭230包括限定形成在內環形法蘭204的遠端部分處的遠側面234的夾頭體232。如圖中所示，形成在電極38上的遠套環236與遠側面234電接觸，以使啟動器222保持與動力源的負側或者陰極側電接觸。另外，啟動夾頭232限定了多個近徑向孔238，近徑向孔238用于將流過中心孔84和電極38的氣體分配孔86的主要工作氣體引入到主要氣體腔126中，以產生和穩定上述等離子流。
參考圖19至圖22，進一步示出了帶有遠側面234和近徑向孔238的夾頭體232，并且多個排氣孔240通過近側面212形成，并且當如上所述啟動器222克服彈性偏壓移動時用于將氣體從啟動夾頭230中排出。如圖中所示，近徑向孔238通常通過圓柱形側壁158形成，其中總共使用8個近徑向孔238，但是根據特定的操作需要，也可使用一個或者多個近徑向孔238。
現參考圖23A和圖23B，電極38的中心部分206可被設計成提供對電極38的附加冷卻的形式，其中中心部分206可限定所示的螺旋溝槽230或軸向溝槽232。因此，溝槽230和232引導和控制沿著電極38的中心部分206通過啟動夾頭220排出的氣體，以根據需要提供附加的冷卻。
本發明的說明僅僅用于展示，因此可以認為不背離本發明實質的變化包含在本發明的范圍內。這些變化不會被認為背離了本發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種等離子弧吹管，包括電極；管嘴；和與電極電接觸并與管嘴接觸的啟動器，所述啟動器可移動，以與管嘴分離并在啟動器和管嘴之間建立引導弧。
2.如權利要求1所述的等離子弧吹管，其中所述管嘴限定了一個普通圓錐形表面，所述啟動器限定了一個傾斜的接觸表面，這樣當啟動器被偏壓到與管嘴接觸時，傾斜的接觸表面與普通圓錐形表面接合。
3.如權利要求1所述的等離子弧吹管，進一步包括設置在電極和管嘴之間的啟動夾頭，所述啟動夾頭包括夾頭組件；設置在夾頭組件內的偏壓元件；和設置在夾頭組件內的啟動器，其中偏壓元件對啟動器進行偏壓，使啟動器接觸管嘴。
4.如權利要求3所述的等離子弧吹管，其中夾頭組件進一步包括夾頭體，所述夾頭體限定多個徑向氣體孔，所述徑向氣體孔將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服彈簧偏壓使啟動器與管嘴分離。
5.如權利要求4所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個軸向排氣孔，以將工作氣體從啟動夾頭中排出。
6.如權利要求5所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個近徑向孔，以引導工作氣體。
7.如權利要求4所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括內環形法蘭和形成在所述夾頭體中的至少一個氣體通道，所述氣體通道沿著電極的中心部分并且通過啟動夾頭排出一部分工作氣體。
8.如權利要求3所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭組件進一步包括夾頭體，所述夾頭體限定了多個氣體通道，所述氣體通道將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服彈簧偏壓使啟動器與管嘴分離。
9.如權利要求8所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個軸向排氣孔，以將工作氣體從啟動夾頭中排出。
10.如權利要求9所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個近徑向孔，以引導工作氣體。
11.如權利要求8所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括內環形法蘭和形成在所述夾頭體中的至少一個氣體通道，所述氣體通道沿著電極的中心部分并且通過啟動夾頭排出一部分工作氣體。
12.如權利要求3所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭組件進一步包括夾頭體和固定在所述夾頭體的遠端部分上的管嘴座。
13.如權利要求12所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體導電，管嘴座絕緣。
14.如權利要求12所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭組件進一步包括設置在夾頭體的近端處的導電元件，并且夾頭體和管嘴座是絕緣的。
15.如權利要求1所述的等離子弧吹管，其中所述啟動器進一步包括多個排氣孔，以沿著電極的中心部分引導一部分工作氣體。
16.如權利要求1所述的等離子弧吹管，其中所述偏壓元件是螺旋彈簧。
17.如權利要求1所述的等離子弧吹管，其中所述管嘴限定了漩流孔和輔助氣體孔，所述旋流孔用于將主要工作氣體引入到形成在電極和管嘴之間的主要氣體通道中從而形成等離子流，所述輔助氣體孔用于沿著管嘴向遠側引導輔助氣體從而穩定等離子流。
18.一種等離子弧吹管，包括電極；管嘴；和設置在電極和管嘴之間的啟動夾頭，該啟動夾頭進一步包括夾頭組件；設置在夾頭組件內的偏壓元件；和設置在夾頭組件內的啟動器，該啟動器被偏壓元件彈性偏壓到和管嘴接觸，該啟動器可克服彈性偏壓移動，以與管嘴分離并在啟動器和管嘴之間建立引導弧。
19.如權利要求18所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭組件進一步包括夾頭體，所述夾頭體限定了多個徑向氣體孔，所述徑向氣體孔將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服彈簧偏壓使啟動器與管嘴分離。
20.如權利要求19所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個軸向排氣孔，以將工作氣體從啟動夾頭中排出。
21.如權利要求20所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個近徑向孔，以引導工作氣體。
22.如權利要求19所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括內環形法蘭和形成在所述夾頭體中的至少一個氣體通道，該氣體通道沿著電極的中心部分并通過啟動夾頭排出一部分工作氣體。
23.如權利要求18所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭組件進一步包括夾頭體，所述夾頭體限定了多個氣體通道，所述氣體通道將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服彈簧偏壓使啟動器與管嘴分離。
24.如權利要求23所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個軸向排氣孔，以將工作氣體從啟動夾頭中排出。
25.如權利要求24所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個近徑向孔，以引導工作氣體。
26.如權利要求23所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括內環形法蘭和形成在所述夾頭體中的至少一個氣體通道，該氣體通道沿著電極的中心部分并通過啟動夾頭排出一部分工作氣體。
27.如權利要求18所述的等離子弧吹管，其中所述啟動器進一步包括多個排氣孔，以沿著電極的中心部分引導一部分工作氣體。
28.如權利要求18所述的等離子弧吹管，其中所述偏壓元件是螺旋彈簧。
29.如權利要求18所述的等離子弧吹管，其中所述管嘴限定了漩流孔和輔助氣體孔，所述旋流孔用于將主要工作氣體引入到形成在電極和管嘴之間的主要氣體通道中從而形成等離子流，所述輔助氣體孔用于沿著管嘴向遠側引導輔助氣體從而穩定等離子流。
30.如權利要求18所述的等離子弧吹管，其中所述管嘴限定了一個普通圓錐形表面，所述啟動器限定了一個傾斜的接觸表面，這樣當啟動器被偏壓到與管嘴接觸時，傾斜的接觸表面與普通圓錐形表面接合。
31.如權利要求18所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭組件進一步包括夾頭體和固定在所述夾頭體的遠端部分上的管嘴座。
32.如權利要求31所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體導電，管嘴座絕緣。
33.如權利要31所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭組件進一步包括設置在夾頭體的近端處的導電元件，并且夾頭體和管嘴座是絕緣的。
34.一種用于在等離子弧吹管中啟動引導弧的啟動夾頭，包括夾頭組件；設置在夾頭組件內的偏壓元件；和設置在夾頭組件內的啟動器，所述啟動器被彈性偏壓，以使所述啟動器可克服彈性偏壓移動，以在所述啟動器和所述等離子弧吹管的管嘴之間建立引導弧。
35.如權利要求34所述的啟動夾頭，其中所述夾頭組件進一步包括夾頭體和固定在所述夾頭體的遠端部分上的管嘴座。
36.如權利要求35所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個徑向氣體孔，所述徑向氣體孔將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服偏壓元件的偏壓使啟動器移動。
37.如權利要求35所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個氣體通道，所述氣體通道將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服彈簧偏壓使啟動器與管嘴分離。
38.如權利要求35所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個軸向排氣孔，以將工作氣體從啟動夾頭中排出。
39.如權利要求38所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個近徑向孔，以引導工作氣體。
40.如權利要求35所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括內環形法蘭和形成在所述夾頭體中的至少一個氣體通道，該氣體通道沿著電極的中心部分并通過啟動夾頭排出一部分工作氣體。
41.如權利要求35所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體導電，管嘴座絕緣。
42.如權利要求35所述的啟動夾頭，其中所述夾頭組件進一步包括設置在夾頭體的近端處的導電元件，并且夾頭體和管嘴座是絕緣的。
43.如權利要求34所述的啟動夾頭，其中所述啟動器進一步包括多個排氣孔，以沿著電極的中心部分引導一部分工作氣體。
44.如權利要求34所述的啟動夾頭，其中所述偏壓元件是螺旋彈簧。
45.如權利要求34所述的啟動夾頭，其中所述啟動器限定了一個傾斜的接觸表面。
46.一種用于在等離子弧吹管中啟動引導弧的啟動夾頭，包括夾頭體；固定在夾頭體的一個遠端部分上的管嘴座；設置在夾頭體內的偏壓元件；和設置在夾頭體內的啟動器，所述啟動器被彈性偏壓，以使所述啟動器可克服彈性偏壓移動，以在所述啟動器和所述等離子弧吹管的管嘴之間建立引導弧。
47.如權利要求46所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個徑向氣體孔，所述徑向氣體孔將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服偏壓元件的偏壓使啟動器移動。
48.如權利要求46所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個氣體通道，所述氣體通道將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服彈簧偏壓使啟動器與管嘴分離。
49.如權利要求46所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個軸向排氣孔，以將工作氣體從啟動夾頭中排出。
50.如權利要求49所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個近徑向孔，以引導工作氣體。
51.如權利要求46所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括內環形法蘭和形成在所述夾頭體中的至少一個氣體通道，該氣體通道沿著電極的中心部分并通過啟動夾頭排出一部分工作氣體。
52.如權利要求46所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體導電，管嘴座絕緣。
53.如權利要求46所述的啟動夾頭，其中所述夾頭組件進一步包括設置在夾頭體的近端處的導電元件，并且夾頭體和管嘴座是絕緣的。
54.如權利要求46所述的啟動夾頭，其中所述啟動器進一步包括多個排氣孔，以沿著電極的中心部分引導一部分工作氣體。
55.如權利要求46所述的啟動夾頭，其中所述偏壓元件是螺旋彈簧。
56.如權利要求46所述的啟動夾頭，其中所述啟動器限定了一個傾斜的接觸表面。
57.一種用于在等離子弧吹管中啟動引導弧的啟動夾頭，包括夾頭組件；和設置在夾頭組件內的啟動器，所述啟動器被彈性偏壓，以使所述啟動器可克服彈性偏壓移動，以在所述啟動器和所述等離子弧吹管的管嘴之間建立引導弧。
58.如權利要求57所述的啟動夾頭，其中所述夾頭組件進一步包括夾頭體和固定在所述夾頭體的遠端部分上的管嘴座。
59.如權利要求58所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個徑向氣體孔，所述徑向氣體孔將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服偏壓元件的偏壓使啟動器移動。
60.如權利要求58所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個氣體通道，所述氣體通道將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服彈簧偏壓使啟動器與管嘴分離。
61.如權利要求58所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個軸向排氣孔，以將工作氣體從啟動夾頭中排出。
62.如權利要求61所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括多個近徑向孔，以引導工作氣體。
63.如權利要求58所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體進一步包括內環形法蘭和形成在所述夾頭體中的至少一個氣體通道，該氣體通道沿著電極的中心部分并通過啟動夾頭排出一部分工作氣體。
64.如權利要求58所述的啟動夾頭，其中所述夾頭體導電，管嘴座絕緣。
65.如權利要求58所述的啟動夾頭，其中所述夾頭組件進一步包括設置在夾頭體的近端處的導電元件，并且夾頭體和管嘴座是絕緣的。
66.如權利要求57所述的啟動夾頭，其中所述啟動器進一步包括多個排氣孔，以沿著電極的中心部分引導一部分工作氣體。
67.如權利要求57所述的啟動夾頭，進一步包括設置在所述夾頭組件內的偏壓元件，所述偏壓元件對啟動器進行彈性偏壓。
68.如權利要求67所述的啟動夾頭，其中所述偏壓元件是螺旋彈簧。
69.如權利要求57所述的啟動夾頭，其中所述啟動器限定了一個傾斜的接觸表面。
70.一種用于在等離子弧吹管中啟動引導弧的啟動器，所述啟動器可克服彈性偏壓移動，以在所述啟動器和所述等離子弧吹管的管嘴之間建立引導弧。
71.如權利要求70所述的啟動器，其中所述啟動器限定了一個傾斜的接觸表面。
72.如權利要求70所述的啟動器，進一步包括多個排氣孔，以將工作氣體從啟動器中排出。
73.如權利要求72所述的啟動器，進一步包括近側面、凹入的近側面以及形成在所述近側面和凹入的近側面之間的環形壁，其中所述排氣孔通過所述環形壁形成。
74.如權利要求70所述的啟動器，進一步包括多個軸向排氣孔，以將工作氣體從啟動器中排出。
75.一種用于在等離子弧吹管中啟動引導弧的啟動器，所述啟動器可克服彈性偏壓移動，以在所述啟動器和所述等離子弧吹管的管嘴之間建立引導弧，所述啟動器包括近側面；凹入的近側面；形成在所述近側面和凹入的近側面之間的環形壁；和通過所述環形壁形成的多個排氣孔，其中所述排氣孔將工作氣體從啟動器中排出。
76.一種與固定的電極、固定的管嘴以及用于啟動引導弧的氣體源和電源結合使用的等離子弧吹管頭，包括設置在吹管頭的近側部分處的頭排氣孔，其中所述排氣孔將至少一部分氣體從吹管頭中排出。
77.如權利要求76所述的等離子弧吹管頭，進一步包括絕緣體，所述絕緣體限定了多個軸向排氣孔和徑向排氣孔；和設置在所述絕緣體周圍的陽極，所述陽極限定了多個徑向排氣孔，其中所述排氣孔是流體連通的，以將氣體從吹管頭中排出。
78.一種等離子弧吹管，包括吹管頭，包括殼體；設置在殼體內并且與氣體供給源和電源相連的陰極；設置在殼體內并且與氣體供給源和電源相連的陽極；設置在所述陰極和陽極之間的絕緣體；以可移除的方式與陰極接合的電極；與電極保持間隔關系的管嘴；以可移除的方式與陽極接合的屏蔽罩；和被彈性偏壓到與所述管嘴接觸的啟動器，所述啟動器可克服彈性偏壓移動，以與管嘴分離并在所述啟動器和管嘴之間建立引導弧。
79.如權利要求78所述的等離子弧吹管，進一步包括設置在電極和管嘴之間的啟動夾頭，所述啟動夾頭包括夾頭組件；設置在夾頭組件內的偏壓元件；和設置在夾頭組件內的啟動器，其中所述偏壓元件對啟動器進行偏壓使啟動器接觸管嘴。
80.如權利要求79所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭組件進一步包括夾頭體和固定在所述夾頭體的遠端部分上的管嘴座。
81.如權利要求80所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個徑向氣體孔，所述徑向氣體孔將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服彈性元件的偏壓使啟動器移動。
82.如權利要求80所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個氣體通道，所述氣體通道將一部分工作氣體引入到所述啟動夾頭中，以克服彈簧偏壓使啟動器與管嘴分離。
83.如權利要求80所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個軸向排氣孔，以將工作氣體從啟動夾頭中排出。
84.如權利要求83所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括多個近徑向孔，以引導工作氣體。
85.如權利要求80所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體進一步包括內環形法蘭和形成在所述夾頭體中的至少一個氣體通道，該氣體通道沿著電極的中心部分并通過啟動夾頭排出一部分工作氣體。
86.如權利要求80所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭體導電，管嘴座絕緣。
87.如權利要求80所述的等離子弧吹管，其中所述夾頭組件進一步包括設置在夾頭體的近端處的導電元件，并且夾頭體和管嘴座是絕緣的。
88.如權利要求78所述的等離子弧吹管，其中所述啟動器進一步包括多個排氣孔，以沿著電極的中心部分引導一部分工作氣體。
89.如權利要求78所述的等離子弧吹管，其中所述絕緣體進一步包括多個軸向排氣孔和與所述夾頭體軸向排氣孔流體連通的徑向排氣孔，所述陽極進一步包括多個與所述絕緣體徑向排氣孔流體連通的徑向排氣孔，以將工作氣體從所述啟動夾頭中排出。
90.如權利要求78所述的等離子弧吹管，進一步包括設置在屏蔽罩內并且與管嘴和陽極電接觸的導電插入件。
91.如權利要求78所述的等離子弧吹管，其中所述電極限定了中心部分，所述中心部分包括螺旋溝槽。
92.如權利要求78所述的等離子弧吹管，其中所述電極限定了中心部分，所述中心部分包括軸向溝槽。
93.一種等離子弧吹管，包括電極；管嘴；和設置在電極和管嘴之間的啟動夾頭，所述啟動夾頭進一步包括夾頭體；固定在所述夾頭體的遠端部分上的管嘴座；設置在夾頭體內的偏壓元件；和設置在夾頭體內的啟動器，所述啟動器利用偏壓元件彈性偏壓到和管嘴接觸，所述啟動器可克服彈性偏壓移動，以與管嘴分離并在啟動器和管嘴之間建立引導弧。
94.一種在等離子弧吹管中啟動引導弧的方法，所述方法包括下列步驟偏壓啟動器使啟動器接觸管嘴；提供氣體源和電源；和引導至少一部分氣體，以克服偏壓使啟動器與管嘴分離，其中當偏壓被克服時在啟動器和管嘴之間形成引導弧。
95.如權利要求94所述的方法，進一步包括通過吹管頭中的頭排氣孔排出一部分用于克服偏壓的氣體的步驟。
96.如權利要求94所述的方法，進一步包括通過管嘴引導另一部分氣體，以使氣體漩流形成等離子流，并提供輔助氣流以穩定等離子流。
97.一種從包括固定的電極和固定的管嘴的等離子弧吹管排出氣體的方法，所述方法包括下列步驟提供氣體源和電源；引導氣體和電源以啟動引導弧；和通過頭排氣孔排出至少一部分氣體。
98.如權利要求97所述的方法，進一步包括下列步驟通過啟動夾頭排出氣體；通過絕緣體排出氣體；通過陽極排出氣體；和通過在屏蔽罩中的開口排出氣體。
99.一種用于在等離子弧吹管中啟動引導弧的方法，所述方法包括下列步驟提供氣體源以移動啟動器使啟動器接觸管嘴；提供電源；和移動啟動器使啟動器脫離與管嘴的接觸，從而在啟動器和管嘴之間形成弧。
全文摘要
本發明提供了一種接觸啟動等離子弧吹管(120)，該等離子弧吹管包括電極、管嘴和被彈性偏壓以接觸管嘴(40)的啟動器(50)，該啟動器可克服彈性偏壓移動，以與管嘴分離并在啟動器和管嘴之間建立引導弧。啟動器設置在啟動夾頭(42)內，啟動夾頭較佳地包括能夠對啟動器進行偏壓以使其接觸管嘴的螺旋彈簧。等離子弧吹管(12)進一步包括多個頭排氣孔，以在吹管操作過程中從啟動夾頭內排出氣體。另外，管嘴限定了多個漩流孔和輔助氣體孔，以產生和控制隨后從管嘴中的中心出口吹送的等離子流。
文檔編號F23D1/00GK1646253SQ03808412
公開日2005年7月27日 申請日期2003年2月25日 優先權日2002年2月26日
發明者約瑟夫·P·瓊斯, 凱文·D·霍納-理查森, 陳世宇, 羅格·W·休伊特, ` 申請人:熱動力股份有限公司