ЗАТРАТОЭФФЕКТИВНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ ГОРЕЛКИ

1. Головка для плазменно-дуговой горелки с воздушным охлаждением, содержащая
завихритель, включающий в себя:
- формованный термопластичный продолговатый корпус, имеющий по существу полый участок, причем формованный термопластичный продолговатый корпус имеет дальний конец и ближний конец и выполнен с возможностью приема электрода внутри полого участка;
- множество отверстий для прохождения потока газа, заданные дальним концом продолговатого корпуса и выполненные с возможностью придания вихревого движения потоку плазменного газа для плазменно-дуговой горелки; и
- элемент для удержания сопла, выполненный на поверхности продолговатого корпуса на дальнем конце для удержания сопла на продолговатом корпусе; и
колпачок, прикрепленный к ближнему концу продолговатого корпуса завихрителя, причем колпачок по существу закрывает ближний конец продолговатого корпуса.
2. Головка по п.1, в которой колпачок выполнен из электропроводного материала.
3. Головка по п.1, в которой колпачок выполнен с возможностью удержания электрода внутри головки и подачи электрического тока на электрод.
4. Головка по п.1, в которой колпачок содержит поверхность смещения для обеспечения физического контакта с упругим элементом, который смещается к ближнему концу электрода.
5. Головка по п.4, в которой колпачок содержит по существу полый корпус, выполненный с возможностью удержания упругого элемента между поверхностью смещения и ближним концом электрода.
6. Головка по п.5, в которой корпус колпачка имеет по существу одинаковую толщину.
7. Головка по п.1, в которой колпачок содержит контактную поверхность для обеспечения электрического контакта с соответствующей контактной поверхностью электрода при работе плазменно-дуговой горелки в режиме дуги прямого действия, причем контактная поверхность колпачка характеризуется отсутствием контакта с соответствующей контактной поверхностью электрода во время загорания вспомогательной дуги.
8. Головка по п.7, в которой контактная поверхность выполнена с возможностью физического контакта с соответствующей контактной поверхностью электрода при работе горелки в режиме дуги прямого действия.
9. Головка по п.1, в которой колпачок содержит по меньшей мере одно вентиляционное отверстие.
10. Головка по п.1, в которой зацепление между колпачком и завихрителем осуществляется посредством одного из: обжатия, защелкивания или навинчивания.
11. Головка по п.1, в которой множество отверстий для прохождения потока газа завихрителя имеют выемки, заданные множеством выступов, расположенных вокруг дальнего конца продолговатого корпуса завихрителя, причем каждая выемка находится между парой выступов.
12. Головка по п.11, в которой элемент для удержания сопла включает в себя канавку, расположенную на внешней поверхности выступов.
13. Головка по п.1, в которой удержание сопла на завихрителе выполняется посредством одного из: защелкивания, навинчивания или обжатия.
14. Головка по п.1, в которой продолговатый корпус выполнен из термопластичного материала, содержащего полимер, образованный из молекул эфира и кетона.
o
o
15. Головка по п.14, в которой термопластичный материал имеет одно или несколько свойств, содержащих (i) температуру стеклования (Tg) более чем приблизительно 320по Фаренгейту (F), (ii) коэффициент линейного теплового расширения (CLTE) менее чем приблизительно 22 микродюйма/дюйм-градус по Фаренгейту (micro.in/in.F) ниже Tg, (iii) CLTE менее чем приблизительно 55 микродюйма/дюйм-градус по Фаренгейту (micro.in/in.F) выше Tg, (iv) температуру плавления более чем приблизительно 720по Фаренгейту (F), и (v) диэлектрическую прочность более чем приблизительно 480 киловольт/дюйм.
16. Головка по п.1, в которой отношение осевой ширины (W) каждого отверстия для прохождения потока газа к среднему радиусу (R) между радиусом электрода и радиусом внутренней стенки завихрителя меньше приблизительно 0,5.
17. Головка по п.1, в которой множество отверстий для прохождения потока газа расположены на одном уровне около дальнего конца продолговатого корпуса, причем каждое отверстие для прохождения потока газа имеет смещение приблизительно 0,040 дюймов между отверстием во внутренней стенке завихрителя и отверстием на наружной стенке завихрителя.
18. Формованный завихритель для плазменно-дуговой горелки с воздушным охлаждением, содержащий:
формованный термопластичный продолговатый корпус, имеющий по существу полый участок, причем формованный термопластичный продолговатый корпус имеет дальний конец и ближний конец и выполнен с возможностью приема электрода внутри полого участка;
множество формованных отверстий для прохождения потока газа, каждое из которых продолжается от внутренней поверхности до наружной поверхности продолговатого корпуса, причем формованные отверстия для прохождения потока газа расположены вокруг дальнего конца продолговатого корпуса и выполнены с возможностью придания завихрения потоку плазменного газа плазменно-дуговой горелки; и
поверхность для удержания сопла, выполненная на корпусе для удержания сопла на дальнем конце продолговатого корпуса.
19. Формованный завихритель по п.18, в котором множество отверстий для прохождения потока газа включает в себя выемки, заданные множеством выступов, расположенных вокруг дальнего конца продолговатого корпуса, причем каждая выемка находится между парой выступов.
20. Формованный завихритель по п.19, в котором поверхность для удержания сопла включает в себя элемент для удержания сопла, расположенный на внешней поверхности выступов.
21. Формованный завихритель по п.20, в котором элемент для удержания сопла содержит канавку, выполненную с возможностью приема части сопла посредством обжатия.
22. Формованный завихритель по п.18, в котором поверхность для удержания сопла содержит наклонную поверхность, выполненную с возможностью приема части сопла посредством обжатия.
23. Формованный завихритель по п.18, в котором дальний конец продолговатого корпуса завихрителя и сопло совместно задают множество отверстий для прохождения потока газа.
24. Формованный завихритель по п.18, в котором завихритель выполнен с возможностью зацепления с соплом посредством одного из: защелкивания или навинчивания.
25. Формованный завихритель по п.18, в котором завихритель выполнен с возможностью зацепления с соплом посредством обжатия.
26. Формованный завихритель по п.18, в котором продолговатый корпус выполнен из термопластичного материала, содержащего полимер, образованный из молекул эфира и кетона.
27. Формованный завихритель по п.28, в котором термопластичный материал дополнительно содержит одну или более добавок.
28. Узел для плазменно-дуговой горелки с воздушным охлаждением, содержащий:
электрод;
завихритель, формованный из термопластичного материала, причем завихритель содержит поверхность для удержания сопла, выполненную на дальнем конце, и элемент для удержания колпачка, выполненную на ближнем конце;
сопло, неподвижно прикрепленное к дальнему концу завихрителя посредством поверхности для удержания сопла, при этом сопло включает в себя выходное отверстие на дальнем конце сопла; и
колпачок, неподвижно прикрепленный к ближнему концу завихрителя посредством элемента для удержания колпачка, причем колпачок выполнен с возможностью закрытия завихрителя на ближнем конце;
причем прикрепление завихрителя, сопла и колпачка создает камеру, в которой постоянно находится электрод, выровненный относительно сопла.
29. Узел по п.28, в котором поверхность для удержания сопла содержит наклонную поверхность, и сопло прикреплено к дальнему концу завихрителя посредством обжатия по меньшей мере части сопла относительно наклонной поверхности.
30. Узел по п.29, в котором обжатие сопла с удержанием сопла обеспечивает (1) радиальное центрирование выходного отверстия сопла в камере по отношению к дальнему концу электрода в пределах 0,005 дюйма, и (2) продольное позиционирование электрода внутри камеры между дальним концом электрода и выходным отверстием сопла при работе узла в режиме дуги прямого действия в пределах 0,03-0,06 дюйма.
31. Узел по п.28, в котором элемент для удержания колпачка содержит канавку, выполненную с возможностью крепления завихрителя за счет по меньшей мере одного из: обжатия, навинчивания или защелкивания.
32. Узел по п.30, в котором прикрепление колпачка к завихрителю посредством элемента для удержания колпачка обеспечивает продольное позиционирование электрода внутри камеры между дальним концом электрода и выходным отверстием сопла при работе узла в режиме дуги прямого действия в пределах 0,03-0,06 дюйма.
33. Узел по п.28, дополнительно содержащий упругий элемент между поверхностью смещения на колпачке и электродом, причем упругий элемент обеспечивает физический контакт с электродом и передает усилие отрыва на электрод.
34. Узел по п.33, в котором упругий элемент пропускает по существу весь ток вспомогательной дуги на электрод при работе плазменно-дуговой горелки в режиме вспомогательной дуги.
35. Узел по п.33, в котором колпачок содержит полый корпус для удержания по существу в нем упругого элемента.
36. Узел по п.33, в котором упругий элемент содержит по меньшей мере одно из: пружину или проволоку.
37. Узел по п.28, дополнительно содержащий уплотнительное кольцо, выполненное с возможностью по существу окружения ближнего конца завихрителя для уплотнения завихрителя относительно корпуса плазменно-дуговой горелки.
38. Колпачок для контактного пуска плазменно-дуговой горелки, выполненной с возможностью обеспечения электрической связи с электродом, содержащий:
по существу полый корпус, выполненный из электропроводящего материала и с возможностью приема упругого элемента, причем корпус имеет по существу одинаковую толщину;
поверхность смещения на ближнем конце колпачка для обеспечения физического контакта с упругим элементом; и
внутреннюю контактную поверхность на дальнем конце для обеспечения физического контакта, при работе в режиме дуги прямого действия плазменно-дуговой горелки, с соответствующей поверхностью на ближнем конце электрода, причем контактная поверхность характеризуется отсутствием контакта с соответствующей поверхностью электрода при работе в режиме вспомогательной дуги.
39. Колпачок по п.38, причем колпачок выполнен посредством процесса штамповки.
40. Колпачок по п.38, в котором контактная поверхность выполнена с возможностью проводить по меньшей мере часть тока дуги прямого действия от источника питания к электроду при работе в режиме дуги прямого действия.
41. Колпачок по п.38, в котором упругий элемент выполнен с возможностью проводить по существу весь ток вспомогательной дуги от источника питания к электроду при работе в режиме вспомогательной дуги.
42. Колпачок по п.38, дополнительно содержащий удерживающий элемент для присоединения к завихрителю посредством одного из: обжатия, защелкивания или навинчивания.
43. Колпачок по п.38, причем колпачок включает в себя по меньшей мере одно вентиляционное отверстие.
44. Колпачок по п.38, дополнительно содержащий круглый канальный участок, который включает в себя поверхность смещения и выполнен с возможностью размещения по меньшей мере части упругого элемента.
45. Колпачок по п.38, дополнительно содержащий утопленную центральную часть, продолжающуюся в сторону от дальнего конца, которая включает в себя контактную поверхность.
46. Способ сборки множества компонентов в головке, включающий этапы:
формуют термопластичный материал с образованием завихрителя, содержащего дальний конец, ближний конец и полый корпус;
размещают электрод внутри полого корпуса завихрителя;
захватывают электрод внутри головки за счет неподвижного крепления сопла к дальнему концу завихрителя; и
выравнивают в продольном направлении электрод относительно сопла за счет неподвижного крепления торцевого колпачка на ближнем конце завихрителя, тем самым обеспечивая продольное выравнивание во время работы головки в режиме дуги прямого действия, когда поток газа используется для смещения электрода в контакт с торцевым колпачком.
47. Способ по п.46, дополнительно содержащий этап формования торцевого колпачка посредством процесса штамповки.
48. Способ по п.46, дополнительно содержащий этап радиального выравнивания электрода путем ограничения радиального перемещения электрода внутри полого корпуса завихрителя.
49. Способ по п.46, в котором при продольном выравнивании ограничивают продольное перемещение электрода расстоянием отдачи, которое задано дальним концом электрода и выходным отверстием сопла во время работы в режиме дуги прямого действия.
50. Способ по п.46, в котором на этапе надежного прикрепления сопла на дальнем конце завихрителя обжимают части сопла на поверхности для удержания на дальнем конце завихрителя.