本實(shí)用新型涉及一種觸點(diǎn)啟動(dòng)式等離子弧火炬的電極支架組件，尤其涉及一種觸點(diǎn)啟動(dòng)等離子弧火炬的電極支架組件，屬于等離子體切割技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

美國專利8035055和8115136中公開了多種觸點(diǎn)啟動(dòng)式等離子弧火炬的電極結(jié)構(gòu)，該電極采用彈簧接觸作為動(dòng)力來使電極向其前側(cè)位置偏置。在這兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中，彈簧與觸點(diǎn)始終保持結(jié)合，彈簧被設(shè)置在電極與觸點(diǎn)之間來使電極向遠(yuǎn)離觸點(diǎn)的方向偏置。只有當(dāng)電極在其后方位置時(shí)電極直接接合觸點(diǎn)，這個(gè)位置是用于維持非轉(zhuǎn)移導(dǎo)引電弧和轉(zhuǎn)移切割等離子弧。除非電極包括彈簧，否則當(dāng)火炬被打開更換電極時(shí)，彈簧可能會(huì)丟失。

當(dāng)火炬被打開更換電極時(shí)，為了避免彈簧丟失的可能性，這兩個(gè)專利也公開了一些實(shí)施例，其利用一個(gè)具有彈簧導(dǎo)電元件的電極，彈簧導(dǎo)電元件固定到電極上，從而限制住彈簧。但是將彈簧導(dǎo)電元件固定到電極就需要這些部件與電極一起被更換，提高了作為易損件的電極的更換費(fèi)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種觸點(diǎn)啟動(dòng)式等離子弧火炬的電極支架組件，它能夠?yàn)殡姌O提供良好的電接觸，同時(shí)電極更換更方便，降低了電極的更換成本。

本實(shí)用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種觸點(diǎn)啟動(dòng)式等離子弧火炬的電極支架組件，它包括一個(gè)空心的絕緣體，所述絕緣體中心設(shè)置有內(nèi)部通道，所述內(nèi)部通道內(nèi)自前至后依次設(shè)置有電極、柱塞、彈性元件和觸點(diǎn)元件，所述彈性元件連接于觸點(diǎn)元件和柱塞之間，所述電極包括電極遠(yuǎn)端和電極近端，所述電極遠(yuǎn)端端面中心設(shè)置有放射元件，所述電極近端的端面上開設(shè)有電極后接觸面，所述柱塞包括包括柱塞前部和柱塞后部，所述柱塞前部外表面為柱塞前接觸面，所述柱塞前接觸面與電極后接觸面相配合。

所述柱塞前接觸面的截面形狀呈截頭圓錐形，所述電極后接觸面是一個(gè)腔形的凹面，所述電極后接觸面的截面形狀呈截頭圓錐狀，所述柱塞前接觸面與電極后接觸面相配合。

所述截頭圓錐狀的電極后接觸面的頂尖角范圍為16°~60°之間。

所述觸點(diǎn)元件與柱塞之間還連接有補(bǔ)充導(dǎo)體。

所述柱塞或觸點(diǎn)元件上設(shè)置有絕緣子。

所述絕緣體的內(nèi)部通道內(nèi)設(shè)置有止口臺(tái)階，所述止口臺(tái)階處形成缺口通道，所述止口臺(tái)階將內(nèi)部通道分隔成前腔室和后腔室，所述柱塞的柱塞前部和柱塞后部之間設(shè)置有頸圈，所述頸圈與止口臺(tái)階相配合，所述彈性元件將柱塞壓配于止口臺(tái)階上。

所述絕緣體的內(nèi)部通道內(nèi)設(shè)置有止口臺(tái)階，所述止口臺(tái)階處形成缺口通道，所述止口臺(tái)階將內(nèi)部通道分隔成前腔室和后腔室，所述止口臺(tái)階的缺口通道與柱塞前接觸面相配合，所述彈性元件將柱塞壓配于止口臺(tái)階上。

所述頸圈與柱塞前接觸面之間設(shè)置有延伸柱狀元件。

所述電極包含電極近端，所述電極近端的直徑大于缺口通道的直徑。

所述電極包括一個(gè)電極近端，所述電極近端呈凸形截頭圓錐狀，所述柱塞包括一個(gè)柱塞前接觸面，所述柱塞前接觸面呈截頭圓錐凹孔狀，所述凸形截頭圓錐狀的電極近端與所述截頭圓錐凹孔狀柱塞前接觸面相配合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、觸點(diǎn)元件與柱塞之間通過彈性元件相連接，電極與柱塞進(jìn)行配合，不僅能夠?yàn)殡姌O提供良好的電接觸，同時(shí)電極更換時(shí)彈性元件、柱塞和觸點(diǎn)元件無需進(jìn)行更換，大大降低了電極的更換費(fèi)用；

2、觸點(diǎn)元件與柱塞之間還設(shè)置有補(bǔ)充導(dǎo)體，無需觸點(diǎn)元件和柱塞進(jìn)行接合就能夠把電流從觸點(diǎn)元件傳遞到柱塞上，可以單獨(dú)使用或與彈性元件組合使用，能夠保證當(dāng)火炬處于等離子生成模式的工作狀態(tài)中電極的穩(wěn)定性；

3、觸點(diǎn)元件或柱塞上設(shè)置有絕緣子，絕緣子支承面與觸點(diǎn)前表面或柱塞后接觸面相接合，能夠提高柱塞與電極的穩(wěn)定性；

4、絕緣體內(nèi)部通道通過止口臺(tái)階分隔成前腔室和后腔室，柱塞上設(shè)置有一與止口臺(tái)階相配合的頸圈，頸圈和彈性元件被限制在后腔室中，柱塞與彈性元件之間無需設(shè)計(jì)連接結(jié)構(gòu)，簡化了柱塞的結(jié)構(gòu)，同時(shí)減小了彈性元件與柱塞之前的磨損；

5、柱塞上的頸圈可以用來偏轉(zhuǎn)冷卻氣流向后移動(dòng)，偏轉(zhuǎn)能增加冷卻氣流通過柱塞的表面，從而與柱塞的熱接觸的元件一起，提高它幫助冷卻電極的能力，頸圈通過提供一個(gè)肩口上的氣體流動(dòng)，可以更好地提高冷卻效果，因此當(dāng)氣流吹過柱塞，增加氣流到柱塞后部的湍急度來促進(jìn)氣體混合；

6、柱塞前接觸面與頸圈之前設(shè)置有延伸柱狀元件，延伸柱狀元件能夠預(yù)防電極進(jìn)入缺口通道，能夠保證柱塞與止口臺(tái)階的間隙不會(huì)受到電極限制；

7、絕緣體與渦流環(huán)通過前臺(tái)階固定分離，大大方便了渦流環(huán)的更換，降低了更換成本；

8、電極近端的直徑大于缺口通道的直徑，這樣設(shè)置能夠提高氣流通過柱塞的湍急度，從而提高氣流和柱塞之間的熱傳導(dǎo)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種觸點(diǎn)啟動(dòng)式等離子弧火炬的電極支架組件實(shí)施例1的剖視圖。

圖2為圖1所示組件的局部分解圖。

圖3為圖1所示組件的工作狀態(tài)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型一種觸點(diǎn)啟動(dòng)式等離子弧火炬的電極支架組件實(shí)施例2的剖視圖。

圖5為圖4中柱塞的另一種實(shí)施例圖。

圖6為圖 4中導(dǎo)電鏈的另一種實(shí)施例圖。

圖7為本實(shí)用新型一種觸點(diǎn)啟動(dòng)式等離子弧火炬的電極支架組件實(shí)施例3的剖視圖。

圖8為圖7中柱塞與電極接觸的起始位置示意圖。

圖9為圖7中柱塞與電極接觸的最終位置示意圖。

圖10為本實(shí)用新型一種觸點(diǎn)啟動(dòng)式等離子弧火炬的電極支架組件實(shí)施例4的剖視圖。

圖11為圖10中柱塞與電極接觸的組最終位置示意圖。

圖12為圖10中柱塞與電極配合結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例圖。

圖13為本實(shí)用新型一種觸點(diǎn)啟動(dòng)式等離子弧火炬的電極支架組件實(shí)施例5的剖視圖。

圖14為圖13中柱塞與電極接觸的起始位置示意圖。

圖15為圖13中柱塞與電極接觸的最終位置示意圖。

圖16為本實(shí)用新型一種觸點(diǎn)啟動(dòng)式等離子弧火炬的電極支架組件實(shí)施例6的剖視圖。

圖17為圖16中柱塞與電極接觸的最終位置示意圖。

其中：

圖1-圖3：火炬102、電極支架組件100、載流陰極104、電力傳輸面106、火炬主體元件108、火炬凹槽110、噴嘴元件112、固定元件114、絕緣體116、渦流氣體通道117、觸點(diǎn)元件凹槽118、O型圈119、電極120、縱向軸線122、電極遠(yuǎn)端124、放射元件126、電極近端128、電極后接觸面130、螺旋翅片132、柱塞136、柱塞前部138、柱塞前接觸面139、柱塞后部140、柱塞后表面142、柱塞通道144、觸點(diǎn)元件146、氣體通道148、觸點(diǎn)前表面150、觸點(diǎn)后表面152、觸點(diǎn)前部154、彈性元件156、等離子腔室158、通風(fēng)槽160；

圖4：電極支架組件200、絕緣體202、電極204、柱塞206、觸點(diǎn)元件208、彈性元件210、補(bǔ)充導(dǎo)體212；

圖5：電極支架組件250、絕緣體252、電極254、柱塞256、觸點(diǎn)元件258、彈性元件260、補(bǔ)充導(dǎo)體262、絕緣子264、柱塞后部266、觸點(diǎn)前表面268、絕緣子支承面270、柱塞通道272、絕緣通道274；

圖6：電極支架組件300、電極302、柱塞304、觸點(diǎn)元件306、彈性元件308、補(bǔ)充導(dǎo)體310、絕緣體312、柱塞后表面314、觸點(diǎn)前表面316；

圖7-圖9：電極支架組件350、電極352、柱塞354、彈性元件356、觸點(diǎn)元件358、絕緣體360、內(nèi)部通道362、止口臺(tái)階364、缺口通道366、前腔室368、后腔室370、頸圈372、柱塞前接觸面374、電極后接觸面376、電極近端378、螺旋翅片380；

圖10-圖11：電極支架組件350’、電極352’、柱塞354’、絕緣體360’、止口臺(tái)階364’、缺口通道366’、柱塞前接觸面374’；

圖12：電極支架組件400、絕緣體402、電極404、柱塞406、彈性元件408、觸點(diǎn)元件410、止口臺(tái)階412、缺口通道414、電極近端416、電極后接觸面418、柱塞前接觸面420；

圖13-圖15：電極支架組件450、電極452、柱塞454、彈性元件456、觸點(diǎn)元件458、絕緣體460、內(nèi)部通道462、止口臺(tái)階464、前腔室466、后腔室468、延伸柱狀元件470、柱塞前接觸面472、頸圈474、缺口通道476、前臺(tái)階478、渦流環(huán)480；

圖16-圖17：電極支架組件450’、電極452’、柱塞454’、缺口通道476’、電極近端482。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

參見圖1-圖3，一種觸點(diǎn)啟動(dòng)式等離子弧火炬，火炬102包括火炬柱體元件108，所述火炬柱體元件108內(nèi)部開設(shè)有火炬凹槽110，所述火炬凹槽110內(nèi)設(shè)置電極支架組件100，所述電極支架組件100左側(cè)設(shè)置有載流陰極104，所述載流陰極與電源相連接且有一個(gè)電力傳輸面106來接觸電極支架組件100，所述電極支架組件100右側(cè)設(shè)置有噴嘴元件112，所述噴嘴原件112通過固定元件114固定在絕緣體116上，所述固定元件114通過螺紋與火炬主體元件108相連接；

所述電極支架組件100包括一個(gè)空心的絕緣體116，所述絕緣體116中心設(shè)置有內(nèi)部通道，所述內(nèi)部通道內(nèi)自前至后依次設(shè)置有電極120、柱塞136、彈性元件156和觸點(diǎn)元件146，所述彈性元件156連接于觸點(diǎn)元件146和柱塞136之間，所述電極120包括電極遠(yuǎn)端124和電極近端128，所述電極遠(yuǎn)端124端面中心設(shè)置有放射元件126，所述電極近端128的端面上開設(shè)有電極后接觸面130，所述柱塞136包括包括柱塞前部138和柱塞后部140，所述柱塞前部138外表面為柱塞前接觸面139，所述柱塞前接觸面139與電極后接觸面130相配合；

所述柱塞136由高導(dǎo)電性材料制作，如銀或銀合金等；

所述柱塞前接觸面139的截面形狀呈截頭圓錐形；

所述電極后接觸面130是一個(gè)腔形的凹面，所述電極后接觸面130的截面形狀呈截頭圓錐狀，所述截頭圓錐狀的電極后接觸面130的頂尖角范圍為16°~60°之間，優(yōu)選為40°~60°；

所述電極120外壁上設(shè)置有用于冷卻電極的螺旋翅片132；

所述彈性元件156采用一個(gè)螺旋壓縮彈簧；

所述電極120是一個(gè)獨(dú)立元件且沒有附帶其他元件，當(dāng)固定元件114和噴嘴元件112從火炬主體元件108上被移除時(shí)，電極120能方便的移除；

所述絕緣體116右端有一排渦流排氣通道117，用于替代傳統(tǒng)的渦流環(huán)元件；

所述柱塞136中心開設(shè)有柱塞通道144；

所述觸點(diǎn)元件146上設(shè)置有一組氣體通道148；

當(dāng)電極120駐留在火炬102中且通過噴嘴元件112被限制在里面，彈性元件156分別與柱塞后部140和觸點(diǎn)前部154接合，用于偏置柱塞136進(jìn)入電極后接觸面130并與之接觸，從而偏置電極120到它在圖1中所示的前部位置。在這個(gè)位置，電極120與噴嘴元件112的接觸允許電流通過電極120到噴嘴元件112來形成一個(gè)完整的回路。通過噴嘴元件112和電極120的電極遠(yuǎn)端124之間有限區(qū)域的加壓，氣體隨后順著通道穿過絕緣體116，這個(gè)壓力強(qiáng)迫電極120回撤與彈性元件156偏置到它后部位置貼合，如圖3所示。一旦電極120從噴嘴元件112上移開，電流在這兩者之間形成弧，這個(gè)弧加熱封閉區(qū)域的氣體形成等離子，圍繞電極遠(yuǎn)端124的該封閉區(qū)域作為一個(gè)等離子腔室158。電極120的移動(dòng)促使柱塞136移動(dòng)，該柱塞136與電極120相接合，強(qiáng)迫柱塞136向著觸點(diǎn)元件146移動(dòng)，壓縮彈性元件156。保持柱塞136、彈性元件156和觸點(diǎn)元件146互相接合的方法在這個(gè)實(shí)施例中是通過柱塞后部140和觸點(diǎn)前部154來提供，它們通過彈性元件154摩擦結(jié)合。在那樣的情況下，彈性元件156是同時(shí)與柱塞136和觸點(diǎn)元件146相接合的。在摩擦力足夠的情況下，當(dāng)火炬102被拆開且電極120被移除，柱塞136固定在絕緣體116中的指定位置。

實(shí)施例2：

參見圖4，實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述觸點(diǎn)元件208與柱塞206之間還連接有補(bǔ)充導(dǎo)體212，所述補(bǔ)充導(dǎo)體212像一條高靈活度的絞纜，補(bǔ)充導(dǎo)體212可單獨(dú)使用或與彈性元件210組合使用，能作為一條在觸點(diǎn)元件208和電極204之間通過柱塞206的導(dǎo)電通道；

參見圖5，所述柱塞256的柱塞后部266上設(shè)置有絕緣子264，所述絕緣子264由硬度適中的像聚酰亞胺這樣的非導(dǎo)電材料制成，所述絕緣子264通過摩擦配合或高溫粘合的方式附加到柱塞256的柱塞后部266上；

所述絕緣子264也可以不是在柱塞256上而是設(shè)置于觸點(diǎn)元件258上；

絕緣子264的后端為絕緣子支承面270，當(dāng)電極254從前部位置移動(dòng)到后部位置時(shí)，絕緣子支承面270與觸點(diǎn)前表面268接合，能夠提高柱塞256和電極254的穩(wěn)定性；

絕緣子264作為柱塞256的附件時(shí)會(huì)限制柱塞通道272延伸穿過柱塞256，為了延伸柱塞通道272，絕緣子264中心開設(shè)有絕緣通道274，所述絕緣通道274與柱塞通道272相連通；

參見圖6，所述補(bǔ)充導(dǎo)體312設(shè)置于彈性元件308內(nèi)部；

實(shí)施例3：

參見圖7~圖9，實(shí)施例3與實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述絕緣體360的內(nèi)部通道362內(nèi)設(shè)置有止口臺(tái)階364，所述止口臺(tái)階364處形成缺口通道366，所述止口臺(tái)階364將內(nèi)部通道362分隔成前腔室368和后腔室370，所述柱塞354的柱塞前部和柱塞后部之間設(shè)置有頸圈372，所述頸圈372與止口臺(tái)階364相配合；

所述頸圈372的尺寸比缺口通道362尺寸大，這個(gè)匹配尺寸保證柱塞354的移動(dòng)受到限制，使頸圈372和彈性元件356被限制在后腔室370中；

參見圖8，所述止口臺(tái)階364與柱塞256之間存在一個(gè)間隙a，這個(gè)間隙a的尺寸應(yīng)當(dāng)能夠避免限制冷卻氣體回流，該氣流經(jīng)過電極352的螺旋翅片380；

電極352的電極近端378尺寸應(yīng)當(dāng)符合，當(dāng)電極352被吹回到后部位置時(shí)，電極近端378通過進(jìn)入或至少部分通過止口臺(tái)階364的缺口通道366，電極352和止口臺(tái)階364之間留有間隙b，如圖9所示。當(dāng)電極352已經(jīng)移動(dòng)到后部位置時(shí)，這個(gè)間隙b的尺寸足夠保持止口臺(tái)階364和電極352之間氣體自由流動(dòng)。

所述頸圈372的另一個(gè)作用是用來偏轉(zhuǎn)冷卻氣流向后移動(dòng)，該氣流已經(jīng)穿過電極352和止口臺(tái)階364之間的間隙b，偏轉(zhuǎn)能增加冷卻氣流通過柱塞354的表面，從而與柱塞354的熱接觸的元件（如散熱翅片380）一起，提高它幫助冷卻電極352的能力。頸圈372通過提供一個(gè)肩口上的氣體流動(dòng)，可以更好地提高冷卻效果，因此當(dāng)氣流吹過柱塞354，增加氣流到柱塞354后部的湍急度來促進(jìn)氣體混合；

實(shí)施例4：

參見圖10、圖11，實(shí)施例4與實(shí)施例3的區(qū)別在于：所述柱塞354’沒有頸圈372，所述柱塞354’的柱塞前接觸面374’被延伸，所述止口臺(tái)階364’的缺口通道366’與柱塞前接觸面374’相配合；

柱塞354’和止口臺(tái)階364’之間的間隙a’應(yīng)當(dāng)允許氣流在其之間通過。電極352’有尺寸要求，當(dāng)電極被吹回到后部位置時(shí)，電極352’后部進(jìn)入缺口通道366’，電極352’后部與止口臺(tái)階364’之間的間隙b’應(yīng)當(dāng)足夠讓氣體在其間通過；

參見圖12，所述電極404包括一個(gè)電極近端416，所述電極近端416呈凸形截頭圓錐狀，所述柱塞406包括一個(gè)柱塞前接觸面420，所述柱塞前接觸面420呈截頭圓錐凹孔狀，所述凸形截頭圓錐狀的電極近端416與所述截頭圓錐凹孔狀柱塞前接觸面420相配合；

實(shí)施例5：

參見圖13~圖15，實(shí)施例5與實(shí)施例3的區(qū)別在于：所述頸圈474與柱塞前接觸面472之間設(shè)置有延伸柱狀元件470，所述延伸柱狀元件470包含長度L，該長度L應(yīng)當(dāng)足夠長能夠預(yù)防電極452進(jìn)入缺口通道476；

所述絕緣體460前端設(shè)置有前臺(tái)階478，所述前臺(tái)階478上設(shè)置有渦流環(huán)480；

實(shí)施例6：

參見圖16、圖17，實(shí)施例6與實(shí)施例5的區(qū)別在于：所述電極452包含電極近端482，所述電極近端482的直徑D_E大于缺口通道476’的直徑D_O，這樣設(shè)置能夠提高氣流通過柱塞454’的湍急度，從而提高氣流和柱塞454’之間的熱傳導(dǎo)。

在本實(shí)用新型新奇的特征描述了特定實(shí)例且首選應(yīng)用的同時(shí)，由于成熟的技藝，替代材料和修改的細(xì)節(jié)可以不背離實(shí)用新型的初衷。