專利名稱：用于液體冷卻防護罩以改進刺穿性能的裝置和方法
技術領域：
本發明總地涉及等離子弧焊槍。更具體地說，本發明涉及用于防護等離子弧焊槍的可消耗部件的防護罩。
背景技術：
現有的等離子弧焊槍的基本部件包括焊槍本體、電極(例如，陰極)、噴嘴以及相 關聯的電連接件和用于冷卻、弧控制的流體的通路，其中，電極安裝在本體內，噴嘴具有中心孔并產生引導電弧以使電極在合適的氣流(例如，氮或氧)中生成等離子弧。在使用等離子弧焊槍刺穿金屬的過程中，重要的設計考慮的是，從切縫中噴射的熔融金屬返回到焊槍，這會損壞噴嘴。這種破壞存在兩種基本模式。第一，從切縫中噴射的熔融金屬可干擾等離子柱，使其擦傷噴嘴。第二，熔融金屬可固化并附連到噴嘴的正面，這最終會產生在噴嘴和エ件之間的電橋。這會產生“兩次飛弧”，而“兩次飛弧”會徹底縮短噴嘴的壽命。已有若干方法以解決由噴射熔融金屬所產生的擦傷和兩次飛弧的問題。在高電流(例如，200安培及以上)等離子切割焊槍中，已有的解決方案是使用具有水噴射冷卻功能的組合式噴嘴。此類的典型的噴嘴由海別得公司制造，與海別得的產品HT400和PAC500相關聯，此類噴嘴的正面由陶瓷制成。此種布置控制擦傷和兩次飛弧，這是因為(I)陶瓷噴嘴表面是絕緣的，因此將不會產生兩次飛弧，以及(2)噴嘴由陶瓷屏障所保護。此外水的優秀的冷卻性能(通過冷卻陶瓷噴嘴件以及通過水蒸氣冷卻刺穿過程中噴射的熔融金屬)阻止熔融金屬粘接或熔融到陶瓷元件或在極端情形中，阻止熔融金屬沖擊陶瓷。一種高電流、組合式噴嘴的變型類似于由海別得作為其產品PAC500售賣的噴嘴是包括徑向水噴射的陶瓷噴嘴件，然而陶瓷噴嘴件由銅制正面部件所代替。絕緣元件將噴嘴部件隔開，從而噴嘴的正面是電浮動的。銅比陶瓷更有效地被冷卻，且銅能顯著更好地經受濫用，因此具有更長的壽命O在一些情形中，將陶瓷絕緣外殼附連于噴嘴的外側以試圖保護噴嘴。這是所謂的“防護帽”。其主要目的是防止噴嘴與エ件接觸。操作者可在エ件上觸碰或拉拽焊槍，而不會產生兩次飛弧。然而，此種陶瓷外殼在刺穿過程中無法提供對于熔融金屬飛濺物以及伴隨的擦傷和兩次飛弧問題的防護。此外，陶瓷防護罩(I)容易碎并損壞，且(2)不具有水冷卻的防護，受到從切縫噴射的熔融金屬的沖擊。利用冷卻液(例如，水)冷卻等離子弧焊槍的可消耗部件(例如，防護罩)可具有安全性益處。在沒有液體冷卻的情況下，可消耗部件在使用過程中可達到非常高的溫度，這會引起安全問題。無損耗的冷卻系統能使用干燥等離子和干燥切割臺。由于可減小質量和免除處理已用/污染的水(可被認為是有害廢物)的需要，干燥工作臺是理想的。
發明內容
本發明可通過使用氣體和/或液體冷卻防護罩來解決這些問題，該氣體和/或液體冷卻防護罩作用在于在刺穿過程中降低溫度和阻礙熔渣在防護罩的暴露表面上形成，因此延長防護罩的使用壽命并提高等離子弧焊槍的切割質量。例如，熔渣在防護罩上的形成/生成可影響焊槍的限定初始高度，此初始高度可影響等離子弧焊槍的切割質量。熔渣在防護罩上的形成還可堵塞防護罩的排出口和/或孔，這會同時影響切割質量和防護罩的壽命(例如，通過影響防護罩的冷卻能力)。熔渣在防護罩上形成可在某些情形下使防護罩熔化。在一些實施例中，借助示例，如果等離子弧焊槍用于切割鋼且防護罩由 銅制成，則由于鋼的熔點比銅高，因而熔渣可使防護罩熔化。熔渣生產還使防護罩生熱直到防護罩的氧化溫度(例如，如果防護罩由銅制成，則從熔渣產生的熱量可產生致使銅氧化的高的銅溫度)，因此使防護罩劣化(例如，在孔的邊緣處)。一方面，本發明的特征是一種用于等離子弧焊槍的防護罩，該等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向焊槍的飛濺的熔融金屬，防護罩保護等離子弧焊槍的可消耗部件不受飛濺熔融金屬影響。防護罩可包括本體、本體的第一表面、本體的第二表面，其中，本體的第一表面構造成由氣流接觸冷卻，本體的第二表面構造成由液流接觸冷卻。防護罩還可包括密封組件，其中，密封組件構造成固定于本體且相對于第二表面設置，以構造成使液流保持接觸冷卻第二表面。另ー方面，本發明的特征是一種用于減少熔渣在固定于等離子弧焊槍的防護罩上形成的方法，該等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向焊槍的飛濺的熔融金屬。此方法可包括以下步驟通過氣流接觸冷卻防護罩的第一表面，通過液流接觸冷卻防護罩的第二表面，以及提供密封組件以保持液流，該密封組件構造成相對于等離子弧焊槍的保持帽使液體保持與第二表面接觸。此方法還包括通過提供與第一表面和第二表面熱連通的、至少部分由熱傳導材料形成的熱傳導通路，對防護罩的暴露于飛濺熔融金屬的第三表面進行傳導冷卻。另ー方面，本發明的特征是一種用于減少熔渣在固定于等離子弧焊槍的防護罩上形成的方法，該等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向焊槍的飛濺的熔融金屬。此方法可包括以下步驟利用冷卻介質流快速冷卻固定于等離子弧焊槍的防護罩，將冷卻介質流保持在等離子弧焊槍中，以及反復冷卻(例如，冷卻防護罩多次、多個周期等)防護罩，以防止熔渣在防護罩的暴露于飛濺熔融金屬的表面上形成。一方面，本發明的特征是一種用于等離子弧焊槍的防護罩，該等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向焊槍的飛濺的熔融金屬。防護罩可包括一部分，該部分構造成由流動液體直接冷卻。防護罩還可包括第一密封組件和第二密封組件，這些組件相對于由流動液體直接冷卻的部分設置，第一密封組件和第二密封組件構造成相對于等離子弧焊槍的保持帽使流動液體直接冷卻防護罩的該部分。另ー方面，本發明的特征是一種等離子弧焊槍系統。等離子弧焊槍系統可包括等離子弧焊槍、冷卻裝置以及防護罩，其中，冷卻裝置構造成提供冷卻介質，防護罩相對于等離子弧焊槍設置，防護罩的第一部分暴露于飛濺熔融金屬。防護罩還包括第二部分，該第二部分由流自冷卻裝置的冷卻介質直接冷卻，第二部分與暴露于飛濺熔融金屬的第一部分熱連通。防護罩還包括密封裝置，該密封裝置構造成保持流自冷卻裝置的冷卻介質，該密封裝置構造成使冷卻介質保持在等離子弧焊槍中與防護罩的第二部分接觸。另ー方面，本發明的特征是一種用于等離子弧焊槍的保持帽，該保持帽包括外部部件，該外部部件具有內表面和外表面，該外表面至少部分地限定第一液體冷卻劑管道。保持帽還包括內部部件，該內部部件周向設置在外部部件內且具有外表面和內表面，該內表面至少部分地限定第二液體冷卻劑管道。保持帽還可包括氣流管道，該氣流管道至少部分地由外部部件的內表面和內部部件的外表面所限定。端ロ可位于氣流管道的端部處且位于外部部件的內表面和內部部件的外表面之間。
另ー方面，本發明的特征是ー種用于將防護罩保持到等離子弧焊槍的防護罩保持帽。防護罩保持帽可包括外部部件和內部部件，外部部件具有內表面和外表面，內部部件周向設置在外部部件內且具有內表面和外表面。防護罩保持帽還可包括液體冷卻劑管道，其中，液體冷卻劑管道的第一部分可至少部分地由內部部件的內表面的一部分所限定。液體冷卻劑管道的第二部分可至少部分地由內部部件的外表面和外部部件的內表面所限定。防護罩保持帽可包括端ロ，此端ロ在內部部件的外表面和外部部件的內表面之間。端ロ可設置在防護罩保持帽的外部部件或內部部件中的至少ー個部件的端部處。另ー方面，本發明的特征是一種用于等離子弧焊槍的保持帽，該保持帽包括売，該殼具有外表面，該外表面至少部分地限定第一液體冷卻劑管道。村里可周向設置在殼內且具有內表面，該內表面至少部分地限定第二液體冷卻劑管道。保持帽還可包括氣流管道，該氣流管道至少部分地由殼和襯里所限定。另ー方面，本發明的特征是一種用于等離子弧焊槍的防護罩保持帽，該防護罩保持帽包括売、襯里以及液體冷卻劑管道，村里周向設置在殼的內表面內。液體冷卻劑管道的第一部分可至少部分地由村里的內表面所限定。液體冷卻劑管道的第二部分可至少部分地由殼的內表面的一部分所限定。液體冷卻劑管道的第二部分還可至少部分地由村里的外表面的一部分所限定。另ー方面，本發明的特征是一種用于等離子弧焊槍的方法。此方法可包括將液體冷卻劑引導到電極，通過第一液體冷卻劑管道將液體冷卻劑引導到噴嘴，第一液體冷卻劑管道至少部分地由第一保持帽所限定，以及通過第二液體冷卻劑管道將液體冷卻劑從噴嘴引導到防護罩，第二液體冷卻劑管道至少部分地由第二保持帽所限定。或者，將冷卻劑引導到電極、噴嘴和防護罩的順序可顛倒或重新排序。另ー方面，本發明的特征是一種等離子弧焊槍系統，該等離子弧焊槍系統包括焊槍本體、電極、噴嘴，焊槍本體包括用于將等離子氣體引導到等離子腔室的等離子氣流通路，等離子弧在等離子腔室中形成，噴嘴相對于電極設置以限定等離子腔室。等離子弧焊槍系統還可包括如上文所述的保持帽，該保持帽相對于噴嘴固定。等離子弧焊槍系統還包括防護罩和如上文所述的防護罩保持帽，防護罩相對于噴嘴設置，而防護罩保持帽相對于防護罩固定。另ー方面，本發明的特征是，一種用于等離子弧焊槍的防護罩保持帽，該防護罩保持帽包括基本圓柱形本體和液體冷卻劑管道，本體的尺寸設計成容納等離子弧焊槍的防護罩，液體冷卻劑管道由基本圓柱形本體所限定。液體冷卻劑管道包括返回通路和供給通路，供給通路引導冷卻劑撞擊防護罩的周向延伸部分。在其它例子中，如上所述的任何一方面，或在此所示的任何設備或方法可包括一個或多個下述特征。在防護罩上的密封組件可與保持帽機械連通。在一些實施例中，防護罩與等離子弧焊槍連通，防護罩大體圍繞等離子弧焊槍的噴嘴。在一些實施例中，防護罩可包括本體的構造成由氣流接觸冷卻的第一表面，氣流對流地冷卻第一表面。防護罩可包括本體的構造成由液流接觸冷卻的第二表面，液流對流地冷卻第二表面。防護罩可包括由氣流或液流中的至少ー種進行傳導冷卻的區域。在ー些實施例中，進行傳導冷卻的區域包括橫貫該區域的溫度梯度。在一些實施例中，防護罩還可包括凸緣，該凸緣相對于防護罩的暴露于熔融金屬 的表面鄰近設置，其中，本體的構造成由液流接觸冷卻的第二表面的至少一部分設置在凸緣上。防護罩還可包括孔，此孔設置在防護罩的本體的遠端。在一些實施例中，防護罩包括第三表面，該第三表面相對于防護罩的本體的遠端設置并暴露于飛濺熔融金屬。構造成由液流接觸冷卻的第二表面可相對于第三表面鄰近設置。在一些實施例中，暴露于飛濺熔融金屬的第三表面由液流傳導冷卻。暴露于飛濺熔融金屬的第三表面可由氣流傳導冷卻。在一些實施例中，第二表面可由液流接觸冷卻，該第二表面相對于防護罩的第一端設置。防護罩可包括暴露于飛濺熔融金屬的第三表面，第三表面可相對于防護罩的第二端設置。防護罩還可包括凸緣，凸緣相對于防護罩的第一端設置，第一表面(例如，由氣流接觸冷卻的表面)和第二表面中的至少一部分設置在該凸緣上。在一些實施例中，通過液流接觸冷卻第二表面包括提供圍繞防護罩的外表面的恒定液流。快速冷卻防護罩可包括冷卻防護罩，從而冷卻熔融金屬以防止加強熔融金屬和防護罩之間的粘接。在一些實施例中，快速冷卻防護罩包括冷卻防護罩，從而通過從與防護罩的表面接觸的熔融金屬中排出熱量，使防護罩在刺穿過程中維持在與刺穿之前基本相同的溫度。在一些實施例中，快速冷卻防護罩包括對防護罩的與防護罩的暴露于飛濺熔融金屬的表面熱連通的表面進行接觸冷卻。可對防護罩的暴露于飛濺熔融金屬的表面進行傳導冷卻。可將防護罩冷卻到周圍溫度之下。在一些實施例中，可將防護罩冷卻到大約60華氏度之下。防護罩還可包括一部分，該部分構造成由氣體直接冷卻。防護罩還可包括唇部，其中，構造成由液體直接冷卻的部分設置在唇部上。在一些實施例中，防護罩的構造成由液體直接冷卻的部分設置在防護罩的外表面上。氣體冷卻部分可設置在防護罩的內表面上。防護罩可包括密封組件，該密封組件可以包括O形圈密封件、環氧密封件或硬金屬接觸密封件中的至少ー種。在一些實施例中，冷卻裝置提供冷卻介質且冷卻裝置是激冷器。冷卻介質可反復冷卻防護罩的一部分。在一些實施中，防護罩包括第一部分和第二部分，第一部分暴露于飛濺熔融金屬，第二部分由冷卻介質(例如，氣體或液體)反復冷卻，第二部分與暴露于飛濺熔融金屬的第一部分熱連通。保持帽可限定第一液體冷卻劑管道和第二液體冷卻劑管道。第一液體冷卻劑管道可與第二液體冷卻劑管道流體連通。第一液體冷卻劑管道可以是液體冷卻劑的返回流。第ニ液體冷卻劑管道可以是液體冷卻劑的供給流。在一些實施例中，保持帽可包括氣流管道，該氣流管道將防護氣體供給到エ件。在一些實施中，保持帽的內部部件的內表面相對于等離子弧焊槍的噴嘴固定。保持帽的內部部件的內表面可包括密封組件，該密封組件相對于等離子弧焊槍本體密封液體冷卻剤。內部部件的內表面和等離子弧焊槍本體至少部分地限定第二液體冷卻劑管道。在一些實施例中，保持帽包括外部部件，外部部件的外表面和等離子弧焊槍的外部保持帽至少部分地限定第一液體冷卻劑管道。防護罩保持帽可具有內部部件和外部部件，內部部件或外部部件中的至少ー個部件相對于防護罩固定。在一些實施例中，防護罩保持帽包括端ロ，端ロ設置在由防護罩限定或由防護罩形成的液體冷卻劑管道的端部處。液體冷卻劑管道可將冷卻劑引導到防護罩。在一些實施例中，液體冷卻劑管道的第一部分是冷卻劑供給流，而液體冷卻劑管道的第二部分是冷卻劑返回流。在一些實施例中，防護罩保持帽的內部部件的內表面和內部保持帽至少部分地限定液體冷卻劑管道的第一部分。 在一些實施例中，撞擊防護罩的冷卻劑的溫度在沿防護罩的周向延伸部分的各處恒定。防護罩保持帽可至少部分地限定液體冷卻劑管道，該液體冷卻劑管道將冷卻劑引導到防護罩的一部分。在一些實施例中，防護罩保持帽具有基本圓柱形本體，該基本圓柱形本體包括基本圓柱形外部部件和基本圓柱形內部部件，基本圓柱形內部部件設置在基本圓柱形外部部件內。液體冷卻劑管道的供給通路至少部分地由基本圓柱形內部部件的內表面所形成。液體冷卻劑管道的返回通路可至少部分地由基本圓柱形內部部件的外表面和基本圓柱形外部部件的內表面所形成。本發明的其余方面和優點將在下述附圖和描述中顯而易見，其均僅以示例的方式來說明本發明的原理。
結合附圖參照以下說明書，以便更好地理解本發明的上述優點和其他優點。這些圖不一定按比例繪制，而重點通常放在示出本發明的原理上。圖I是根據說明性實施例的防護罩的附圖。圖2是根據說明性實施例的防護罩的截面圖。圖3是根據說明性實施例的防護罩和等離子弧焊槍的部分截面圖。圖4是根據說明性實施例的防護罩和等離子弧焊槍的另ー截面圖。圖5是說明根據說明性實施例的、由液體冷卻的防護罩的附圖。圖6是表示在使用根據說明性實施例的防護罩進行刺穿規程測試中熔渣堆積的圖表。圖7是表示在使用根據說明性實施例的防護罩進行刺穿規程測試中熔渣在激冷防護罩上對比熔渣在冷卻防護罩上堆積的圖表。圖8是用于根據說明性實施例的等離子弧焊槍的可消耗部件的層疊結構的部分截面圖。圖9是根據說明性實施例的等離子弧焊槍的可消耗部件的剖視圖。
具體實施例方式圖I是根據說明性實施例的防護罩5的附圖。防護罩5可相對于等離子弧焊槍設置，該等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向焊槍的熔融金屬的飛濺。防護罩5可防護等離子弧的可消耗部件不受飛濺熔融金屬的影響。防護罩包括本體。在本實施例中，防護罩的本體包括第一表面(未示出)，該第一表面構造成通過氣流接觸冷卻。接觸冷卻可包括通過使防護罩的一部分(例如，表面)與冷卻劑(例如，冷卻介質、冷卻液、冷卻氣體等)接觸來冷卻防護罩的一部分。在一些實施例中，通過氣流冷卻的表面是相對于防護罩設置的內表面(例如，孔、出口)。防護罩的本體還包括第二表面10，該第二表面構造成通過液流接觸冷卻。在一些實施例中，防護罩的本體包括兩片。在一些實施例中，使防護罩5冷卻包括產生圍繞防護罩5外表面的恒定的液流。在本實施例中，防護罩5還包括密封組件15A和15B (例如，O形圈密封件、環氧密封件、在高耐受表面上的硬金屬接觸或它們的任何組合)，這些密封組件構造成固定于本體(例如，設置在防護罩5上的O形圈位于相對于防護罩5設置的管道中、O形圈設置在不帶有相對于防護罩設置的管道的防護罩5上、本體的特征相對于保持帽密封液流，或它們的任何組合)，密封組件15A和15B相對于(例如，靠近)第二表面10設置。密封組件15A或15B可構造成使液流保持接觸冷卻第二表面10。在一些實施例中，防護罩5由提供恒定熱介質(例如，金屬)的材料組成，從而防護罩的暴露于飛派熔融金屬的表面20通過液流接觸冷卻第二表面10或氣流接觸冷卻第一表面(未示出)中的至少ー種進行傳導冷卻。在一些實施例中，對防護罩的一部分(例如，表面、區域)進行傳導冷卻包括在防護罩的具有橫貫防護罩的一部分的溫度梯度的該部分內冷卻。防護罩5還包括排出ロ 25，該排出ロ用于使防護氣體排出，從而提供對防護罩5的防護。防護罩5還包括出ロ孔30，該出ロ孔允許等離子弧和氣流的通過。使防護罩5保持冷卻可增加刺穿厚度的能力，并且還防止在熔渣和防護罩5之間形成堅固的粘接。在一些實施例中，使防護罩5冷卻包括使防護罩5激冷。在一些實施例中，液流具有足夠低的溫度(例如，低于大約60華氏度或40華氏度)，從而液流通過接觸冷卻第二表面10和傳導激冷防護罩5的剰余部分使防護罩5激冷。減少在防護罩5上的熔渣堆積可延長防護罩5的壽命。減少在防護罩5上的熔渣堆積可減小熔融金屬干擾等離子噴注并擦傷噴嘴和/或噴嘴和エ件之間產生兩次飛弧的可能性。降低防護溫度可提高刺穿 厚度能力。由于需要相對長的刺穿時間以使等離子弧能熔化金屬并由于所產生的熔渣被吹回到焊槍處(例如，首先是防護罩5)，因而已限制刺穿厚金屬。例如，HT4400400Aエ藝局限于刺穿1-1/4”低碳鋼(MS)。在一些實施例中，當試著刺穿較厚的鋼時，由于防護罩5僅通過防護氣體冷卻，因而防護罩5將最終熔化。通常，當刺穿I”以及更強的鋼時，熔渣開始在防護罩5上堆積，并且如果不清除，則隨著熔渣持續生成，防護罩的性能將開始劣化。最終，由于大質量的熱鋼，切割質量將是不可接受的或防護罩5甚至會熔化。在一些測試中，已發現的是，在25次刺穿內，防護罩5會堆積大量熔渣。由于堆積的熔渣，防護罩5可熔化并使焊槍無法進行又一次刺穿。在一些實施例中，刺穿規程要求エ藝能刺穿給定厚度的板300次，而無需操作者干預(例如，在刺穿過程之間從防護罩5清除熔渣)。圖2是根據說明性實施例的防護罩5的橫截面的附圖。在本實施例中，防護罩5相對于噴嘴(未示出)設置。在一些實施例中，防護罩5包括孔構造32 (例如，排出ロ)，這些孔構造用于使氣體流動通過孔構造以及通過防護罩25的排出ロ。在一些實施例中，防護罩5包括第一表面35、第二表面10和第三表面20。第三表面20可通過液流或氣流中的至少ー種進行傳導冷卻。在一些實施例中，第二表面10使用液體接觸冷卻(例如，通過使該表面與冷卻介質接觸來冷卻該表面)，因此在第三表面20上產生傳導冷卻并獲得低溫，該第三表面在焊槍的操作過程中暴露于熔融金屬。在一些實施例中，第三表面20由于第一表面35利用氣流接觸冷卻和/或第二表面10利用液流接觸冷卻而產生傳導冷卻。在一些實施例中，第二表面10相對于防護罩5的第一端36 (例如,近端)設置。在一些實施例中，防護罩5包括本體，該本體包括設置在防護罩的本體的第二端(例如，遠端)的孔。防護罩5可包括第三表面20，該第三表面暴露于飛濺熔融金屬并且不通過液流或氣流接觸冷卻。第三表面20可通過氣流接觸冷卻第一表面35或液流接觸冷卻第二表面10來傳導冷卻。在一些實施例中，第三表面20設置在防護罩的外表面上,且第二表面10相對于第三表面20鄰近設置。在一些實施例中，暴露于熔融金屬的第三表面20相對于防護罩的本體的第二端37 (例如，遠端)設置。在一些實施例中，通過液流接觸冷卻的第二表面10 相對于暴露于熔融金屬的第三表面20鄰近設置。防護罩5還可包括凸緣40,該凸緣相對于防護罩5的第一端36設置，第一表面35的至少一部分和/或第二表面10設置在凸緣40上。在一些實施例中，第三表面20可相對于凸緣40遠離設置。凸緣40可相對于第三表面20 (例如，防護罩的暴露于熔融金屬的表面)鄰近設置。在一些實施例中，通過氣流接觸冷卻的第一表面35的至少一部分設置在凸緣40或防護罩5的內表面上。在一些實施例中，通過液流接觸冷卻的第二表面10的至少一部分設置在凸緣40或防護罩5的外表面上。在本實施例中，通過氣流接觸冷卻的第一表面35設置在防護罩的未暴露于飛濺的熔融金屬的內表面上。在一些實施例中，對第一表面35進行氣流對流地冷卻。在本實施例中，通過液流接觸冷卻的第二表面10設置在防護罩的外表面上。在一些實施例中，使防護罩5冷卻包括產生圍繞防護罩5外表面的恒定的液流。在一些實施例中，對第二表面10進行液流對流地冷卻。在一些實施例中，防護罩5包括凸緣40(例如，唇部)，且第一表面35的至少一部分和第二表面10的至少一部分相對于凸緣40設置。防護罩5可包括通過氣流或液流中的至少ー種進行傳導冷卻(例如，通過橫貫區域的溫度梯度在該區域內進行冷卻)的區域45。區域45可以是防護罩的不與冷卻劑(例如，諸如液體或氣體的冷卻介質)接觸的任何部分。在一些實施例中，此區域是防護罩的暴露于飛濺熔融金屬的表面或甚至是防護罩的在與冷卻劑接觸的表面下方的一部分。在一些實施例中，液流具有足夠低的溫度(例如，低于大約60華氏度或40華氏度)，從而液流通過接觸冷卻第二表面10和傳導激冷防護罩5的剰余部分使防護罩5激冷。防護罩5構造成為傳導冷卻區域45提供至少第一表面35或第二表面10之間的熱傳導通路。在一些實施例中，防護罩5是由金屬或熱傳導介質制成的単體結構。在一些實施例中，防護罩5包括多個包含恒定熱介質的結構，以形成恒定熱傳導通路。在一些實施例中，防護罩包括多個具有類似熱性能的結構。防護罩5可用于等離子弧焊槍(未示出)，該等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向焊槍的熔融金屬的飛濺。防護罩5可包括構造成通過流動液體直接冷卻的一部分(例如，第二表面10)以及第一密封組件15A和第二密封組件15B，這些密封組件相對于由液體冷卻的該部分設置。構造成通過液體直接冷卻的部分(例如，第二表面10)可設置在防護罩5的外表面，而構造成通過氣體直接冷卻的部分可設置在防護罩5的內表面。第一密封組件15A和第二密封組件15B可構造成相對于等離子弧焊槍的保持帽(未示出)使流動液體保持直接冷卻防護罩的液體冷卻部分(例如，第二表面10)。密封組件15A或15B可以是O形圈密封、環氧密封或硬金屬接觸密封中的至少ー種。防護罩還可包括構造成由氣體直接冷卻的一部分(例如，第一表面35)。防護罩還可包括唇部(例如，凸緣40)，其中，構造成由液體直接冷卻的部分(例如，第二表面10)設置在唇部(例如，凸緣40)上。在一些實施例中，ー種用于減少熔渣在固定于等離子弧焊槍(未示出，該等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向焊槍的飛濺熔融金屬)的防護罩5上形成的方法可包括通過氣流接觸冷卻防護罩5的第一表面35。此方法還可包括通過液流接觸冷卻防護罩5的第二表面10，以及提供密封組件15A和15B以保持液流，密封組件15A和15B構造成相 對于等離子弧焊槍的保持帽(未示出)使液體保持與第二表面10接觸。此方法還可包括通過提供與第一表面35和第二表面10熱連通的、至少部分由熱傳導材料形成的熱傳導通路，對防護罩5的暴露于飛濺熔融金屬的第三表面20進行傳導冷卻。通過液流接觸冷卻第二表面10的步驟可包括圍繞防護罩5的外表面提供恒定液流。圖3是根據說明性實施例，防護罩50相對于等離子弧焊槍55設置的部分截面圖。防護罩50可與等離子弧焊槍55連通。在一些實施例中，防護罩50包括與等離子弧焊槍55的保持帽65機械連通的密封組件60A和60B。在一些實施例中，防護罩50的密封組件60A和60B是多個O形圏。這些O形圈可構造成使液流保持接觸冷卻防護罩的第二表面70(例如，通過使該表面與冷卻劑接觸來冷卻表面)。在一些實施例中，使防護罩50冷卻包括產生圍繞防護罩50外表面的恒定的液流。在一些實施例中，液流具有足夠低的溫度(例如，低于大約60華氏度或40華氏度)，從而液流通過接觸冷卻第二表面70和傳導激冷防護罩50的剩余部分(例如，利用橫貫防護罩50的剩余部分的溫度梯度在防護罩的剩余部分內進行冷卻)使防護罩50激冷。在此實施例中，防護罩50固定于等離子弧焊槍55，從而防護罩50與保持帽65機械連通并形成通路75，該通路能使液體從源頭(未示出)流動通過等離子弧焊槍55，流動并接觸冷卻防護罩50的第二表面70，并通過等離子弧焊槍55流回。—種用于減少熔渣在固定于等離子弧焊槍55(該等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向焊槍的飛濺熔融金屬)的防護罩50上形成的方法包括利用冷卻介質流快速冷卻固定于等離子弧焊槍50的防護罩50。此方法可包括將冷卻介質流保持在等離子弧焊槍55中并反復冷卻防護罩50 (例如，冷卻防護罩多次、多個循環等)，以防止熔渣在防護罩的暴露于飛濺熔融金屬的表面上形成。快速冷卻的步驟可包括冷卻防護罩50，從而冷卻熔融金屬以防止加強熔融金屬和防護罩50之間的粘接。快速冷卻防護罩50還可包括冷卻防護罩50,從而通過從與防護罩50的表面接觸的熔融金屬中散出熱量，使防護罩50在刺穿過程中維持在與刺穿之前基本相同的溫度，快速冷卻防護罩50的步驟可包括對防護罩50的與防護罩50的暴露于飛濺熔融金屬的表面熱連通的表面進行接觸冷卻。可對防護罩50的暴露于飛濺熔融金屬的表面進行傳導冷卻。在一些實施例中，可將防護罩50冷卻到周圍溫度之下。可將防護罩冷卻到大約60華氏度之下。圖4是根據說明性實施例的防護罩50和等離子弧焊槍的另ー截面圖。等離子弧焊槍55包括焊槍本體80、電極85 (例如，陰極)、噴嘴90 (例如，陽極)，其中，電極安裝在本體內，噴嘴具有中心孔95并產生引導電弧以使電極85產生等離子弧。還描繪了相關聯的電連接件以及用于等離子氣體的通道100A、用于冷卻液的通道100B以及用于防護氣體的通道100C。在本實施例中，防護罩50相對于等離子弧焊槍55設置。防護罩大體環繞噴嘴90。在一些實施例中，防護罩50包括凸緣105。防護罩50還包括固定裝置110以將防護罩50固定于等離子弧焊槍55。固定裝置110可以是螺紋部分，該螺紋部分可螺旋到焊槍本體80或保持帽65上。在本實施例中，通路75可使液體從源頭(未示出)流動通過等離子弧焊槍55、冷卻電極85、冷卻噴嘴90的外表面、流到并接觸冷卻防護罩50的第二表面70并通過等離子弧焊槍55流回。在一些實施例中，可以以不同/另ー順序冷卻等離子弧焊槍55的部件(例如，電極85、噴嘴90、防護罩50)。在一些實施例中，使防護罩50冷卻包括產生圍繞防護罩50外表面的恒定的液流。在一些實施例中，通過氣流接觸冷卻(例如，通過使表面與冷卻劑接觸來冷卻該表面)的第一表面115設置在防護罩50的內表面上。防護罩50可包括用于使氣流離開的通道，其不僅能使氣流接觸冷卻第一表面115，而且當氣流離開防護罩時能使氣流作為防護氣體，保護防護罩50不受飛濺熔融金屬影響。在一些實施例中，防護罩50包括凸緣105，且第 一表面115的至少一部分設置在凸緣105的內表面上。在一些實施例中，防護罩50包括凸緣105，且由液流接觸冷卻的第二表面70的至少一部分設置在凸緣105的外表面上。在一些實施例中，通過圍繞防護罩50的外表面提供恒定液流，液流接觸冷卻防護罩50的第二表面70。在一些實施例中，圍繞凸緣105的外表面提供恒定液流。在一些實施例中，液流具有足夠低的溫度(例如，低于大約60華氏度或40華氏度)，從而液流通過接觸冷卻第二表面70和傳導激冷防護罩50的剰余部分(例如，利用橫貫防護罩50的剩余部分的溫度梯度在防護罩的剩余部分內進行冷卻)使防護罩50激冷。如圖4所示，防護罩可包括第三表面125，該第三表面設置在防護罩的外表面上，并且當等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件時暴露于飛濺的熔融金屬。防護罩50包括恒定熱介質，該熱介質能使第三表面125通過氣流或液流中的至少ー種進行傳導冷卻。在一些實施例中，等離子弧焊槍系統可包括等離子弧焊槍55、冷卻裝置(未示出)以及防護罩50，其中，冷卻裝置構造成提供冷卻介質，防護罩相對于等離子弧焊槍55設置，防護罩的第一部分(例如，第三表面125)暴露于飛派熔融金屬。防護罩50可包括通過流自冷卻裝置的冷卻介質直接冷卻的第二部分(例如，第一表面115、第二表面70或它們的任何組合)，第二部分(例如，第一表面115、第二表面70或它們的任何組合)與暴露于飛濺熔融金屬的第一部分熱連通。密封裝置(例如，密封組件60A或60B)還可構造成保持流自冷卻裝置的冷卻介質，密封裝置構造成使冷卻介質保持在等離子弧焊槍中與防護罩的第二部分接觸。冷卻裝置可以是激冷器。在一些實施例中，冷卻介質反復冷卻(例如，冷卻防護罩多次、多個循環等)第二部分。圖5是示出根據說明性實施例的、由液體冷卻的防護罩130的附圖。在本實施例中，液體從供應源135中流動通過供給管道140、通過環形冷卻增壓室145，液流接觸冷卻(例如，通過使一部分或表面與冷卻劑或冷卻介質接觸來冷卻該部分或該表面)防護罩上的外表面155的一部分。在一些實施例中，防護罩130包括凸緣150，且液流接觸冷卻防護罩的外表面155在凸緣150上的一部分。在本實施例中，接觸冷卻防護罩的外表面155的一部分以后，液體從防護罩130中流動通過返回管道160。本實施例能產生圍繞防護罩130的外表面的恒定液流。
在一些實施例中，由液流接觸冷卻的防護罩的外表面155相對于防護罩130的第一端161設置。在一些實施例中，防護罩包括暴露于飛派熔融金屬的表面165,該表面相對于防護罩130的第二端162 (例如，遠端)設置。在一些實施例中，通過液流接觸冷卻的外表面155相對于暴露于熔融金屬的表面165鄰近設置。保持液流允許無損耗地由液流接觸冷卻防護罩130。防護罩130由提供恒定熱介質的材料(例如，金屬)制成。對防護罩的外表面的一部分提供恒定液流接觸冷卻，則對暴露于飛濺熔融金屬的表面165進行傳導冷卻(例如，利用橫貫防護罩的外表面的一部分的溫度梯度冷卻防護罩的外表面的該部分)且反復冷卻(例如，冷卻防護罩多次、多個周期等)。提供恒定液流能快速并反復冷卻(例如，通過傳導冷卻)防護罩130，以防止熔渣在防護罩的暴露于飛濺熔融金屬的表面165上形成。在一些實施例中，液流具有足夠低的溫度(例如，低于大約60華氏度或40華氏度)，從而液流通過接觸冷卻防護罩的外表面155的一部分和傳導激冷防護罩130的剩余部分使防護罩130激冷。快速冷卻防護罩可防止熔融金屬與防護罩之間的粘接和/或防止加強熔融金屬 與防護罩之間的粘接。例如，快速冷卻防護罩可包括足夠快地冷卻防護罩以反復冷卻(例如，冷卻防護罩多次、多個周期等)熔融噴濺物，從而i)防止熔融金屬粘接于防護罩，或ii)防止在熔融金屬固化之前熔融金屬與防護罩堅固接觸。快速冷卻防護罩可包括對防護罩的表面的至少一部分進行接觸冷卻或對防護罩的區域進行傳導冷卻。快速冷卻防護罩可包括冷卻防護罩，從而通過從與防護罩接觸的熔融金屬中排出熱量，在熔融金屬的噴射過程中使防護罩保持在基本相同的溫度。防護罩的快速冷卻可通過圖1-5所示的實施例實現。圖6是表示在使用根據說明性實施例的防護罩進行刺穿規程測試中熔渣堆積的圖表170。刺穿規程測試利用在每25次刺穿之后對防護罩/外蓋組件進行稱重而實施，作為熔渣堆積水平的指示。使用1-1/2”低碳鋼(MS)進行測試。圖表的X軸175代表刺穿次數，而圖表的y軸代表所堆積的熔渣質量。使用三個不同水平的主體冷卻劑溫度135華氏度、85華氏度以及38華氏度。冷卻液是水且將38華氏度選為水的可用溫度的下限。如果使用添加劑或甚至其它液體(例如，こニ醇)可增強性能。規程測試結果表明冷卻防護罩能使防護罩維持整個300次刺穿。圖表170示出若不冷卻防護罩，則在50次刺穿前防護罩就會熔化。38華氏度的水溫致使減少熔渣在防護罩上的堆積量。圖7是表述圖6中的數據的另ー圖表185，該圖表示在使用根據說明性實施例的防護罩進行刺穿規程測試中，將激冷防護罩上的熔渣與冷卻防護罩上的熔渣進行對比。在圖7中，X軸190代表用在刺穿規程測試中的三種不同水平的主體冷卻劑溫度135華氏度、85華氏度以及38華氏度。Y軸195代表使用根據說明性實施例的防護罩、整個300次刺穿所測得的熔渣的總和。圖185表示，冷卻防護罩的較低溫度與在整個300次刺穿所測得的熔渣的較低總和相關。例如，以135華氏度冷卻防護罩，則在刺穿規程測試過程中、在整個300次刺穿中堆積總和為198克的熔渣。以85華氏度冷卻防護罩，則在刺穿規程測試過程中、在整個300次刺穿中堆積總和為175克的熔渣。相比之下，以38華氏度激冷防護罩，則在刺穿規程測試過程中、在整個300次刺穿中堆積總和為31克的熔渣。圖8是用于根據說明性實施例的等離子弧焊槍200的可消耗部件的層疊結構的部分截面圖。等離子弧焊槍200可包括電極(例如，圖4的電極85)、防護罩205、噴嘴210、保持帽215以及防護罩保持帽220，保持帽215可相對于噴嘴210固定，防護罩保持帽22可相對于防護罩205固定。等離子弧焊槍可包括液體冷卻劑管道225A、225B和230。等離子弧焊槍還可具有氣流管道235。等離子弧焊槍200可包括焊槍本體(例如，圖4的焊槍本體80)，該焊槍本體包括用于將等離子氣體引導到等離子腔室中的等離子氣流通路，等離子弧在等離子腔室中形成。等離子腔室可至少部分由電極和噴嘴210限定，該噴嘴相對于電極設置以限定等離子腔室。內保持帽(例如，保持帽215)可相對于噴嘴210固定。在一些實施例中，防護罩205相對于噴嘴201設置，且外保持帽(例如，防護罩保持帽220)相對于防護罩205固定。保持帽215 (例如，噴嘴保持帽)可包括外部部件240和內部部件245。 外部部件240可具有內表面250和外表面255。外部部件的外表面255可限定(至少部分限定)液體冷卻劑管道225A。保持帽215還可包括內部部件245，該內部部件周向設置在外部部件240內。內部部件245可具有外表面260和內表面265。內部部件245的內表面265可相對于等離子弧焊槍200的噴嘴210固定。等離子弧焊槍200的氣流管道235可至少部分地由保持帽215的外部部件240的內表面250和保持帽215的內部部件245的外表面260限定。端ロ 270 (例如，排出ロ)可設置在氣流管道235的端部處。端ロ 270可設置在保持帽215的外部部件240的內表面250和保持帽215的內部部件245的外表面260之間。內部部件245的內表面265可至少部分地限定另ー液體冷卻劑管道230。在ー些實施例中，內部部件245的內表面265可包括密封組件275，該密封組件相對于等離子弧焊槍本體密封液體冷卻剤。內部部件245的內表面265和等離子弧焊槍本體可至少部分地限定液體冷卻劑管道230。外部部件240的外表面255和等離子弧焊槍200的防護罩保持帽220 (例如，外部保持帽)可至少部分地限定液體冷卻劑管道225A。在一些實施例中，液體冷卻劑管道225A可以與液體冷卻劑管道230流體連通(例如，通過流體管路、通道、管等連接)。液體冷卻劑管道225A可以是液體冷卻劑的供給流。在一些實施例中，液體冷卻劑管道225B可以是液體冷卻劑的返回流。氣流管道235可為エ件供給防護氣體。在一些實施例中，保持帽215包括具有外表面(例如，外表面255)的殼(例如，夕卜部部件240)，該外表面至少部分地限定液體冷卻劑管道225A。保持帽215可包括村里(例如，內部部件245)，該襯里周向設置在殼內。襯里可包括內表面(例如，內部部件的內表面265)，該內表面至少部分地限定液體冷卻劑管道230。保持帽215可包括氣流管道235，該氣流管道至少部分地由殼和襯里限定并且位于殼和村里之間。防護罩保持帽220可包括外部部件280和內部部件285。防護罩保持帽220的外部部件280可包括內表面290和外表面295。內部部件285可周向設置在外部部件280內。內部部件285可具有內表面300和外表面305。內部部件285或外部部件280中的至少ー個可相對于防護罩205固定。液體冷卻劑管道225A可至少部分地由防護罩保持帽220的內部部件285的內表面300的一部分限定。在一些實施例中，內部部件285的內表面300以及保持帽215 (例如，內部/噴嘴保持帽)至少部分地限定液體冷卻劑管道225A。液體冷卻劑管道225B可至少部分地由防護罩保持帽220的內部部件285的外表面305以及防護罩保持帽220的外部部件280的內表面290限定。在一些實施例中，液體冷卻劑管道225A和225B分別構成液體冷卻劑管道的第一部分和該管道的第二部分。在一些實施例中，液體冷卻劑管道225A和225B將冷卻劑引導到防護罩205上。液體冷卻劑管道225A可用作用于冷卻劑供給流的通路，而液體冷卻劑管道225B可用作引導冷卻劑返回流的通路。防護罩保持帽220還可包括位于液體冷卻劑管道225A和/或225B的端部處的端ロ 310。端ロ 310可設置在防護罩保持帽220的內部部件285的外表面305和防護罩保持帽220的外部部件280的內表面290之間。端ロ 310可設置在防護罩保持帽220的外部部件280或內部部件285中的至少ー個部件的端部處。在一些實施例中，防護罩保持帽220可包括殼(例如，防護罩保持帽220的外部部件280)和襯里(例如，防護罩保持帽220的內部部件285)。防護罩保持帽220的襯里可周向設置在殼的內表面(例如，防護罩保持帽220的內部部件285的內表面300)內。液體冷卻劑管道225A可至少部分地由村里的內表面限定。液體冷卻劑管道225B可至少部分地由殼的內表面的一部分和襯里的外表面(例如，防護罩保持帽220的內部部件285的外表面305)的一部分限定。 一種用于冷卻等離子弧焊槍的方法可包括將液體冷卻劑引導到電極(例如圖4的電極85)，將液體冷卻劑通過第一液體冷卻劑管道(例如，液體冷卻劑管道230)引導到噴嘴210，以及將液體冷卻劑通過第二液體冷卻劑管道(例如，液體冷卻劑管道225A和/或225B)從噴嘴210引導到防護罩205，第一液體冷卻劑管道至少部分地由第一保持帽(例如，保持帽215)限定，而第二液體冷卻劑管道至少部分地由第二保持帽(例如，防護罩保持帽220)限定。或者，在一些實施例中，將冷卻劑引導到電極、噴嘴和防護罩的順序可顛倒或重新排序。圖9是根據說明性實施例的等離子弧焊槍315的消耗部件的剖視圖。等離子弧焊槍可包括保持帽215和防護罩保持帽220，它們可限定冷卻劑管道225A、225B和氣流管道235。保持帽215可包括外部部件240和內部部件245。保持帽215的內部部件245可包括內表面265和外表面260。保持帽215的外部部件240可包括內表面250和外表面255。內部部件245的內表面265可限定液體冷卻劑管道(例如，在上文圖8所示的液體冷卻劑管道230)的一部分。氣流管道235可設置在保持帽215的外部部件240和內部部件245之間，并且由保持帽215的外部部件240和內部部件245所限定。防護罩保持帽220還可包括外部部件280和內部部件285。防護罩保持帽220的外部部件280可包括外表面295和內表面290。防護罩保持帽220的內部部件285可包括外表面305和內表面300。由液體冷卻劑管道225A和225B構成的液體冷卻劑管道可由防護罩保持帽220的外部部件280和內部部件285所形成。液體冷卻劑管道225A可至少部分地由防護罩保持帽220的內部部件285和噴嘴保持帽(例如，保持帽215)的外部部件240所形成。液體冷卻劑管道225B可設置在防護罩保持帽220的外部部件280和內部部件285之間，并且由防護罩保持帽220的外部部件280和內部部件285所限定。防護罩保持帽220可包括基本圓柱形本體(例如，由外部部件280和內部部件285構成的本體)，該本體的尺寸做成容納等離子弧焊槍的防護罩205。防護罩保持帽220可包括由基本圓柱形本體限定的液體冷卻劑管道(例如，包括液體冷卻劑管道225A和225B)。在一些實施例中，液體冷卻劑通過液體冷卻劑管道225A供給、撞擊防護罩205的一部分(例如，防護罩的凸緣)，并通過液體冷卻劑管道225B返回。液體冷卻劑管道可包括返回通路(例如，液體冷卻劑管道225B)和供給通路(例如，液體冷卻劑管道225A)，供給通路引導冷卻劑以撞擊防護罩的周向延伸部分320。撞擊防護罩205的冷卻劑的溫度可在沿防護罩的周向延伸部分320的各處恒定。在一些實施例中，基本圓柱形本體包括基本圓柱形外部部件(例如，外部部件280)和基本圓柱形內部部件(例如，內部部件285)，內部部件設置在外部部件內。液體冷卻劑管道的供給通路(例如，液體冷卻劑管道225A)可至少部分地由基本圓柱形內部部件的內表面(例如，內表面300)所形成。在一些實施例中，液體冷卻劑管道的返回通路(例如，液體冷卻劑管道225B)可至少部分地由基本圓柱形內部部件的外表面(例如，內部部件的外表面305)和基本圓柱形外部部件的內表面(例如，外部部件的內表面290)所形成。盡管已參照其特定說明性實施例具體示出和描述了本發明，但應當理解，可在不脫離本發明的精神和范圍內對形式和細節方面進行各種改變。
權利要求
1.一種用于等離子弧焊槍的防護罩，所述等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向所述焊槍的飛濺的熔融金屬，所述防護罩構造成保護所述等離子弧焊槍的可消耗部件不受所述飛濺熔融金屬影響，所述防護罩包括 為單體的本體； 所述本體的在內部的第一表面，所述第一表面構造成由氣流接觸冷卻； 所述本體的在外部的第二表面，所述第二表面構造成由液流接觸冷卻； 所述本體的在外部的第三表面，所述第三表面暴露于飛濺熔融金屬，并構造成由所述氣流和所述液流傳導冷卻，從而防止飛濺熔融金屬粘接于在外部的所述第三表面； 密封組件，所述密封組件在所述第二表面和第三表面之間，以使被接觸冷卻的所述第ニ表面的所述液流保持在所述等離子弧焊槍中。
2.如權利要求I所述的防護罩，其特征在于，所述氣流對流地冷卻所述第一表面。
3.如權利要求I所述的防護罩，其特征在于，所述液流對流地冷卻所述第二表面。
4.如權利要求I所述的防護罩，其特征在于，所述密封組件與保持帽機械連通。
5.如權利要求I所述的防護罩，其特征在于，所述防護罩還包括由所述氣流或所述液流中的至少ー種進行傳導冷卻的區域。
6.如權利要求5所述的防護罩，其特征在干，進行傳導冷卻的所述區域包括橫貫所述區域的溫度梯度。
7.如權利要求I所述的防護罩，其特征在于，所述防護罩還包括凸緣，所述凸緣相對于所述防護罩的暴露于所述飛濺熔融金屬的所述第三表面鄰近設置，其中，所述第二表面的至少一部分設置在所述凸緣上。
8.如權利要求I所述的防護罩，其特征在于，所述防護罩還包括設置在所述本體的遠端的孔。
9.如權利要求I所述的防護罩，其特征在于，所述防護罩還包括在所述本體中位于所述第二表面和所述第三表面之間的管道，所述管道構造成接納使被接觸冷卻的所述第二表面的所述液流保持在所述等離子弧焊槍中的所述密封組件。
10.如權利要求I所述的防護罩，其特征在于，所述本體的所述第三表面足夠大，以截取基本上所有的飛濺熔融金屬。
11.如權利要求I所述的防護罩，其特征在于，所述防護罩與所述等離子弧焊槍連通，所述防護罩大體圍繞所述等離子弧焊槍的噴嘴。
12.如權利要求I所述的防護罩，其特征在于，為單體的所述本體包括恒定熱介質。
13.如權利要求I所述的防護罩，其特征在于，為單體的所述本體是一件式的。
14.一種用于減少熔渣在固定于等離子弧焊槍的防護罩上堆積的方法，所述等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向所述焊槍的飛濺的熔融金屬，所述方法包括 冷卻所述防護罩的外部表面，以防止所述飛濺熔融金屬粘接于所述防護罩，包括 通過氣流接觸冷卻所述防護罩的第一表面； 通過液流接觸冷卻所述防護罩的第二表面；以及 傳導冷卻所述防護罩的暴露于所述飛濺熔融金屬的第三表面，所述第三表面由所述氣流和所述液流傳導冷卻；以及 提供相對于所述第二表面設置的密封組件，以將被接觸冷卻的所述第二表面的所述液流保持在所述等離子弧焊槍中。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，使所述第二表面相對于所述防護罩的第一端設置，且使所述防護罩的暴露于所述飛濺熔融金屬的所述第三表面相對于所述防護罩的第二端設置。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述防護罩還包括凸緣，所述凸緣相對于所述防護罩的所述第一端設置，所述第一表面和所述第二表面的至少一部分設置在所述凸緣上。
17.如權利要求14所述的方法，其特征在于，通過所述液流接觸冷卻所述第二表面包括提供圍繞所述防護罩的外表面的恒定液流。
18.如權利要求14所述的方法，其特征在于，將被接觸冷卻的所述第二表面的所述液流保持在所述等離子弧焊槍中允許對等離子弧焊槍進行無損耗的接觸冷卻。
19.如權利要求14所述的方法，其特征在于，還包括連續地提供對所述第二表面進行接觸冷卻的液流，以防止增強所述飛濺熔融金屬和所述第三表面之間的粘接。
20.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述防護罩的所述第二表面是所述防護罩的外部表面。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在干，所述防護罩的所述第一表面是所述防護罩的內部表面。
22.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述密封組件設置在所述防護罩的通道中。
23.如權利要求22所述的方法，其特征在干，所述防護罩的所述通道設置在所述防護罩的所述第二表面和所述第三表面之間。
24.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述防護罩的所述第三表面足夠大，以截取基本上所有指向弧焊槍的飛濺熔融金屬。
25.一種用于減少熔渣在固定于等離子弧焊槍的単體防護罩上堆積的方法，所述等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向所述焊槍的飛濺熔融金屬，所述方法包括 利用冷卻介質流快速冷卻固定于所述等離子弧焊槍的所述防護罩的外部表面，包括 通過氣流接觸冷卻所述防護罩的第一表面； 通過液流接觸冷卻所述防護罩的第二表面；以及 通過所述氣流和所述液流傳導冷卻所述防護罩的暴露于所述飛濺熔融金屬的第三表面，以防止所述飛濺熔融金屬與所述防護罩的所述第三表面之間的粘接增強； 提供相對于所述防護罩的所述第二表面設置的密封組件，以在由所述等離子弧焊槍的保持帽限定界面時保持接觸冷卻所述第二表面的液流；以及 反復冷卻所述防護罩的所述表面，以防止熔渣在所述防護罩的暴露于所述飛濺熔融金屬的所述第三表面上堆積。
26.如權利要求25所述的方法，其特征在于，快速冷卻包括冷卻所述防護罩，從而通過從與所述防護罩的所述第三表面接觸的所述熔融金屬中排出熱量，使所述防護罩在刺穿過程中維持在與刺穿之前基本相同的溫度。
27.如權利要求25所述的方法，其特征在干，所述防護罩包括位于所述第二表面和所述第三表面之間的管道，所述管道構造成接納用來保持接觸冷卻所述第二表面的所述液流的所述密封組件。
28.如權利要求25所述的方法，其特征在干，將所述防護罩冷卻到周圍溫度之下。
29.如權利要求28所述的方法，其特征在干，將所述防護罩冷卻到大約60華氏度之下。
30.如權利要求25所述的方法，其特征在于，所述防護罩的所述第三表面足夠大，以截取基本上所有指向弧焊槍的飛濺熔融金屬。
31.如權利要求25所述的方法，其特征在干，對所述防護罩的所述第二表面進行接觸冷卻包括提供圍繞所述防護罩的所述第二表面的恒定液流。
32.如權利要求25所述的方法，其特征在于，所述密封組件設置在所述防護罩的通道中。
33.如權利要求32所述的方法，其特征在干，所述防護罩的所述通道設置在所述防護罩的所述第二表面和所述第三表面之間。
34.一種用于等離子弧焊槍的単體防護罩，所述等離子弧焊槍刺穿并切割金屬エ件并產生指向所述焊槍的飛濺的熔融金屬，所述防護罩包括 所述防護罩的外部分，所述外部分構造成由流動液體直接冷卻；以及 第一密封組件和第二密封組件，這些組件間隔開并圍繞由流動液體直接冷卻的所述外部分設置，所述第一密封組件和所述第二密封組件構造成相對于所述等離子弧焊槍的保持帽使所述流動液體保持直接冷卻所述防護罩的所述部分。
35.如權利要求34所述的防護罩，其特征在于，還包括所述防護罩的構造成由氣體直接冷卻的部分。
36.如權利要求34所述的防護罩，其特征在干，所述防護罩還包括唇部，其中，構造成由所述液體直接冷卻的所述部分設置在所述唇部上。
37.如權利要求35所述的防護罩，其特征在于，構造成由所述氣體直接冷卻的所述部分設置在所述防護罩的內表面上。
38.如權利要求34所述的防護罩，其特征在于，所述密封組件是O形圈密封件、環氧密封件或硬金屬接觸密封件中的至少ー種。
39.一種等離子弧焊槍系統，所述系統包括 等離子弧焊槍； 冷卻裝置，所述冷卻裝置構造成提供冷卻介質；以及 防護罩，所述防護罩相對于所述等離子弧焊槍設置，所述防護罩構造成保護所述等離子弧焊槍的可消耗部件不受所述飛濺熔融金屬影響，所述防護罩包括 第一部分，所述第一部分構造成截取基本上所有指向等離子弧焊槍的飛濺熔融金屬； 第二部分，所述第二部分由流自所述冷卻裝置的所述冷卻介質直接冷卻，所述第二部分與暴露于所述飛濺熔融金屬的所述第一部分熱連通；以及 密封裝置，所述密封裝置設置在所述第一部分和所述第二部分之間，所述密封裝置構造成保持流自所述冷卻裝置的所述冷卻介質，并構造成使所述冷卻介質保持在所述等離子弧焊槍中與所述防護罩的所述第二部分接觸； 其中，所述冷卻裝置構造成提供圍繞所述防護罩的所述第二部分的恒定冷卻介質流，以防止所述飛濺熔融金屬粘接于所述防護罩的所述第一部分。
40.如權利要求39所述的系統，其特征在于，所述冷卻裝置是激冷器。
41.如權利要求39所述的系統，其特征在于，所述冷卻介質反復冷卻所述第二部分。
42.如權利要求39所述的系統，其特征在干，所述防護罩還包括位于所述第二表面和所述第三表面之間的管道，所述管道構造成接納所述密封組件。
43.如權利要求39所述的系統，其特征在于，所述防護罩為單體。
44.如權利要求43所述的系統，其特征在于，所述防護罩包括恒定熱介質。
45.如權利要求43所述的系統,其特征在于,所述防護罩為一件式的。
46.一種用于減少熔渣在固定于等離子弧焊槍的防護罩上堆積的方法，所述等離子弧焊槍構造成刺穿并切割金屬エ件并產生指向所述焊槍的飛濺的熔融金屬，所述方法包括 通過用冷卻介質流冷卻所述防護罩的外部表面，來防止所述飛濺熔融金屬堆積在為單體的所述防護罩上，包括 通過氣流接觸冷卻所述防護罩的第一表面； 通過液流接觸冷卻所述防護罩的第二表面；以及 通過所述氣流和所述液流傳導冷卻所述防護罩的暴露于所述飛濺熔融金屬的第三表面，以防止所述飛濺熔融金屬粘接于所述防護罩的所述第三表面； 提供相對于所述防護罩的所述第二表面設置的密封機構，以在由所述等離子弧焊槍的保持帽限定界面時保持接觸冷卻所述第二表面的所述液流；以及 反復冷卻所述防護罩的所述表面，以防止熔渣在所述防護罩的暴露于所述飛濺熔融金屬的所述第三表面上堆積。
47.如權利要求46所述的方法，其特征在干，冷卻所述防護罩包括快速冷卻所述防護罩，從而通過從與所述防護罩的所述第三表面接觸的所述熔融金屬中排出熱量，使所述防護罩在刺穿過程中維持在與刺穿之前基本相同的溫度。
48.如權利要求46所述的方法，其特征在于，所述防護罩的所述第三表面足夠大，以截取基本上所有指向所述等離子弧焊槍的飛濺熔融金屬。
49.如權利要求46所述的方法，其特征在于，所述防護罩包括位于所述第二表面和所述第三表面之間的通道，所述通道構造成接納所述密封機構。
50.如權利要求46所述的方法，其特征在于，所述防護罩被冷卻到低于環境溫度。
51.如權利要求50所述的方法,其特征在于,所述防護罩被冷卻到低于60華氏度。
52.如權利要求46所述的方法，其特征在干，所述防護罩的所述第一表面是所述防護罩的內表面，所述防護罩的所述第二表面是所述防護罩的外表面。
53.如權利要求46所述的方法，其特征在干，對所述防護罩的所述第二表面進行接觸冷卻包括提供圍繞所述防護罩的所述第二表面的恒定液流。
54.如權利要求46所述的方法，其特征在干，所述密封機構包括從以下選出的ー個0形圈密封、環氧密封和硬金屬接觸密封。
全文摘要
一種用于等離子弧焊槍的防護罩，該等離子弧焊槍刺穿并切割金屬工件并產生指向焊槍的飛濺的熔融金屬，防護罩保護等離子弧焊槍的可消耗部件不受飛濺熔融金屬影響。防護罩可包括本體、本體的第一表面、本體的第二表面以及密封組件，其中，本體的第一表面構造成由氣流接觸冷卻，本體的第二表面構造成由液流接觸冷卻，密封組件構造成固定于本體且相對于第二表面設置，以構造成使液流保持接觸冷卻第二表面。
文檔編號H05H1/34GK102695357SQ201210199529
公開日2012年9月26日 申請日期2008年9月29日 優先權日2008年3月12日
發明者J·W·林德賽, S·M·雷伯德 申請人:海別得公司