CN101945528B - 镶装刀片和等离子体炬管 - Google Patents

Abstract

一种镶装刀片，能提高散热的可靠性和稳定性。使水路金属零件的寿命变长。使镶装刀片的装拆变得容易。该镶装刀片在前端中心具有喷出等离子体的喷嘴(51)，在后端筒部具有能拧入等离子体炬管的水路金属零件(6)的阴螺纹孔(68)内的阳螺纹(53)。阳螺纹(53)的螺纹牙在牙顶侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜10度以上、30度以下，且在里侧倾斜20度以上、35度以下，此外，在牙底侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度以上、45度以下。此外，等离子体炬管具有阻止因镶装刀片相对水路金属零件(6)装拆时的螺旋引起的水路金属零件(6)的空转的限制装置(11、12)。

Description

镶装刀片和等离子体炬管

技术领域

本发明涉及镶装刀片(insert chip)和装拆更换镶装刀片的等离子体炬管。

背景技术

由于等离子体炬管的具有喷出等离子体的喷嘴的镶装刀片因等离子体的高温而磨损，且由于加工材料的熔化金属的飞溅(溅射)而损伤，因此需要更换。即，镶装刀片是易耗品。

专利文献1中公开有一种等离子体炬管，在该等离子体炬管中，为了增加镶装刀片的寿命，在镶装刀片上切出前端直径小的锥面阳螺纹，通过将作为喷嘴座的水路金属零件的前端拧入前端直径大的锥面阴螺纹，使两者压接，从而提高热传导，提高水路金属零件对镶装刀片的冷却性能。

专利文献1：日本专利特开2008-212969号公报

不过，在反复进行更换磨损的镶装刀片这样的刀片更换时，水路金属零件的前端的前端直径大的锥面阴螺纹磨损，热传导变差，水路金属零件的前端的磨损变快，需要更换水路金属零件。此外，在水路金属零件与炬管主体形成一体的情形下，必须对炬管主体整体进行更换，易耗品成本变得很高。

发明内容

本发明的第一目的在于有效地进行从镶装刀片向水路金属零件的传热，且能增加水路金属零件的使用寿命。

此外，在取下磨损的镶装刀片进行刀片更换时，当拧入或松开镶装刀片时，若不将水路金属零件的前端牢牢固定(限制)在炬管前端部，则水路金属零件被镶装刀片带动旋转(空转)，因此，将水路金属零件固定保持于炬管前端部的作业复杂。在水路金属零件的固定不充分、容易产生空转的情形下，若为了避免空转而较松地拧入镶装刀片的话，则从镶装刀片朝水路金属零件的热传导变差，镶装刀片的磨损时间变得极短。特别地，水路金属零件的冷却水入口与出口位于水路金属零件的长度方向相同位置，且位于相同直径的两端，在炬管主体侧，供水管和排水管的管口位于相对的固定位置，以使水路金属零件的冷却水入口与出口相对，此时，当水路金属零件在炬管主体内旋转时，水路金属零件的冷却水入口、出口与炬管主体侧的供水管、排水管的管口在周向上错位，水路金属零件内的冷却水的水流变细，镶装刀片冷却能力降低。若这样，则镶装刀片的寿命变短。

本发明的第二目的在于使镶装刀片相对于水路金属零件的装拆作业变得容易，提高镶装刀片的散热的可靠性和稳定性。

(1)镶装刀片(5)中，在前端中心具有喷出等离子体的喷嘴(51)，在后端筒部具有能拧入镶装刀片的水路金属零件(6)的阴螺纹孔内(68)的阳螺纹(53)，该阳螺纹(53)的螺纹牙在牙顶侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜10度以上、30度以下，且在里侧倾斜20度以上、35度以下，此外，在牙底侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度以上、45度以下。

为了便于理解，在括号内标注附图所示的实施例的对应要素或相当要素的符号，以例示仅供参考。以下也相同。

根据以上所述，供镶装刀片(5)的阳螺纹(53)螺合的、水路金属零件(6)的阴螺纹(68)的螺纹牙在牙底侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜10度以上、30度以下，且在里侧倾斜20度以上、35度以下，此外，在牙顶侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度以上、45度以下。藉此，如图3所示，由于水路金属零件(6)的阴螺纹孔(68)的螺纹牙的牙顶部比镶装刀片(5)的阳螺纹(53)的牙顶部厚，且倾斜较缓，因此，因镶装刀片(5)的装拆造成的磨损小，水路金属零件(6)的寿命变长。相反地，由于镶装刀片(5)相对于水路金属零件(6)的装拆使得镶装刀片(5)的阳螺纹(53)容易变形，但安装时的变形具有使镶装刀片(5)的阳螺纹(53)与水路金属零件(6)的阴螺纹孔(68)紧贴的优点。由于镶装刀片(5)是易耗品，因此，从水路金属零件(6)卸下时的螺纹牙的变形和磨损不会造成问题。

附图说明

图1是将本发明的第一实施例的等离子体炬管的局部剖开表示的主视图。

图2(a)是图1所示的水路金属零件6的俯视放大图，图2(b)是右侧视图，图2(c)是图1(a)的2c-2c线剖视图。

图3(a)是图1所示的水路金属零件6的阴螺纹68与镶装刀片5的阳螺纹53的螺合部的放大纵剖视图，图3(b)表示镶装刀片5的阳螺纹53的下限角度，图3(c)表示上限角度。

图4是将本发明的第二实施例的等离子体炬管的局部剖开表示的主视图。

图5(a)是图4所示的水路金属零件6的俯视放大图，图5(b)是右侧视图，图5(c)是图5(a)的2c-2c线剖视图。

(符号说明)

1：炬管主体

2：密封帽

3：密封填圈

4：水路

5：镶装刀片

51：喷嘴

52：外锥面

53：阳螺纹

6：水路金属零件

61：内孔

62：内筒

63：供水空间

64：排水空间

65、66：卡合槽

67：内锥面

68：阴螺纹

7：盖形螺母

8：电极棒

9：定心块

10：导燃气体通路

11、12：卡定销

13：冷却水路***

14a、14b：冷却水管

15：密封气体管

16：水路金属零件承接座

161、163：突起

162、164：槽

17：绝缘衬套

具体实施方式

(2)此外，上述(1)中记载的镶装刀片(5)具有与上述水路金属零件(6)的阴螺纹孔(68)的前端开口的内锥面(67)抵接的外锥面(52)。由于锥面的抵接的密接性高、且抵接面积大，因此，镶装刀片的冷却效果高。

(3)等离子体炬管包括：镶装刀片(5)，其前端的中心具有喷出等离子体的喷嘴(51)；水路金属零件(6)，其中心具有内孔(61)，外侧具有冷却水流路；电极棒(8)，其***上述内孔(61)，前端与上述喷嘴(51)相对；定心块(9)，其将上述电极棒(8)支承于上述喷嘴(51)的中心轴位置；以及炬管主体(1)，其具有从后端侧收纳上述水路金属零件(6)的收纳空间，

其特征是，上述镶装刀片(5)在后端筒部具有能拧入上述水路金属零件(6)的阴螺纹孔(68)内的阳螺纹(53)，该阳螺纹(53)的螺纹牙在牙顶侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜10度以上、30度以下，且在里侧倾斜20度以上、35度以下，此外，在牙底侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度以上、45度以下，

上述水路金属零件(6)在上述内孔(61)的前端部具有与上述镶装刀片(5)的上述阳螺纹(53)螺合的阴螺纹孔(68)。

(4)上述(3)中记载的等离子体炬管中，上述水路金属零件(6)在上述阴螺纹孔(68)的前端开口具有内锥面(67)，上述镶装刀片(5)具有与上述内锥面(67)抵接的外锥面(52)。

(5)此外，上述(3)或(4)中记载的等离子体炬管中，具有阻止上述水路金属零件(6)在上述炬管主体(1)内的旋转的限制装置(65、11/66、12)。握住炬管主体(1)，使镶装刀片(5)的阳螺纹(53)抵靠水路金属零件(6)的阴螺纹孔(68)，即便用力将镶装刀片(5)拧入，水路金属零件(6)也不空转，因此，能通过比较大的力的旋转驱动容易地进行镶装刀片(5)的装拆。

(6)上述(5)中记载的等离子体炬管中，上述水路金属零件(6)的冷却水流路包括：从该水路金属零件(6)的后端部朝前端部输送冷却水的供水路(63)；以及从前端部返回后端部的排水路(64)，在上述限制装置阻止上述水路金属零件(6)的旋转的限制状态下，使上述供水路(63)与供水管(14a)连接，使上述排水路(64)与排水管连接。当设置一种冷却水路，在水路金属零件(6)的供水路与供水管对位、排水路与排水管对位的特定角度必须设定水路金属零件(6)的姿势时，通过预先将由限制装置阻止上述水路金属零件(6)旋转的限制状态下的水路金属零件(6)的旋转角度设为该特定的角度，能利用限制装置自动地实现冷却水路的设置。

(7)上述(5)中记载的等离子体炬管中，上述水路金属零件(6)中，与供水空间(63)连通的供水口(13a)和与排水空间(64)连通的排水口(13b)位于上述水路金属零件(6)的轴向错开的位置，在炬管主体(1)内部的与上述供水口(13a)和排水口(13b)位置对应的位置具有朝上述供水口(13a)打开的环状的供水通路和朝上述排水口(13b)打开的环状的排水通路，该供水通路与供水管(14a)连通，该排水通路与排水管(14b)连通。在该方式中，由于即便水路金属零件(6)在炬管主体(1)内旋转，水路金属零件(6)的冷却水流路也不会变细，因此，限制装置(65、11/66、12)没有存在的意义，但当更换磨损的镶装刀片这样的刀片更换时，即便握住炬管主体(1)，使镶装刀片(5)的阳螺纹(53)抵靠水路金属零件(6)的阴螺纹孔(68)，用力将镶装刀片(5)拧入，水路金属零件(6)的空转也被阻止，因此，能通过比较大的力的旋转驱动容易地进行镶装刀片(5)的装拆。不需要将水路金属零件固定保持于其前端部的作业。

(8)上述(3)至(7)中任一项记载的等离子体炬管中，上述水路金属零件(6)的阴螺纹(68)的螺纹牙在牙底侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜10度以上、30度以下，且在里侧倾斜20度以上、35度以下，此外，在牙顶侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度以上、45度以下。

与该阴螺纹(68)合适地匹配螺合的镶装刀片(5)的阳螺纹(53)的螺纹牙在牙顶侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜10度以上、30度以下，且在里侧倾斜20度以上、35度以下，此外，在牙底侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度以上、45度以下。这样，如图3(a)～图3(c)所示，由于水路金属零件(6)的阴螺纹孔(68)的螺纹牙的牙顶部比镶装刀片(5)的阳螺纹(53)的牙顶部厚，且倾斜较缓，因此，因镶装刀片(5)的装拆造成的磨损小，水路金属零件(6)的寿命变长。相反地，由于镶装刀片(5)相对于水路金属零件(6)的装拆使得镶装刀片(5)的阳螺纹(53)容易变形，但安装时的变形具有使镶装刀片(5)的阳螺纹(53)与水路金属零件(6)的阴螺纹孔(68)紧贴的优点。由于镶装刀片(5)是易耗品，因此，从水路金属零件(6)卸下时的螺纹牙的变形和磨损不会造成问题。

本发明的其他目的及特征通过参照附图的以下实施例的说明得以明确。

实施例

(第一实施例)

图1表示第一实施例的等离子体炬管。第一实施例的等离子体炬管中，能将作为前端构件、喷嘴构件的镶装刀片5相对于作为喷嘴座的水路金属零件6进行装拆。此外，水路金属零件6能从炬管主体1卸下。

镶装刀片5的内孔中具有定心块9，贯穿定心块9的电极棒8的前端***镶装刀片5的内部与喷嘴51相对。导燃气体从未图示的供给管通过炬管主体1和水路金属零件6的内孔61的导燃气体通路10，通过定心块9的通气口进入镶装刀片5的内部，被产生于电极棒8的前端的电弧电离成等离子气体，从喷嘴51喷出。

镶装刀片5的后端部的阳螺纹53拧入水路金属零件6的阴螺纹孔68，藉此，镶装刀片5的外锥面52与水路金属零件6的前端的内锥面67压接。从密封气体管15朝水路金属零件6的外周面吹入的密封气体通过盖形螺母7的前端部的通孔，进入密封帽2的内部空间，沿着镶装刀片5的外周面流出到炬管外部。

图2放大表示水路金属零件6。水路金属零件6大致是双层筒，在内筒62与外筒之间具有水路4，若以x方向表示上下方向，则水路4被内筒62在上下方向上一分为二(图2(c))。上侧是供水空间63，与冷却水供水管14a连通。下侧是排水空间64，与排水管14b连通。在水路金属零件6的后端面(图2(a)中为右端面)具有供图1所示的卡定销11、12进入的卡合槽65、66，销11、12位于炬管主体1的内部空间，并被固定于炬管主体1。在本实施例中，利用卡定销11、12和卡合槽65、66构成限制装置。

在一体固定于炬管主体1的水路金属零件承接座16的与水路金属零件6的后端面相对的端面上刻设有收纳销11和销12的、与水路金属零件6的卡合槽65、66同样的槽和孔162、164，且通过将销11和销12压入而形成突起161、163。利用这些槽和孔162、164也能固定支承卡定销11、12，卡定销11、12的阻止水路金属零件6的旋转的强度大。

如图1所示，在卡定销11、12嵌入卡合槽65、66的状态下，供水空间63与供水管14a连通，排水空间64与排水管14b连通，形成上述冷却水流路。

在限制状态、即如图1所示卡定销11、12嵌入卡合槽65、66的状态下，通过将镶装刀片5朝逆时针方向用力旋转，能将镶装刀片5从水路金属零件6卸下。此外，能将新的镶装刀片用力拧入水路金属零件6。在上述情形下，由于水路金属零件6的旋转被销11、12阻止，因此，水路金属零件6不会空转，能通过用力地旋转进行镶装刀片5的装拆。

图3(a)中将镶装刀片5的阳螺纹53与图1所示的水路金属零件6的阴螺纹68的螺合部分放大表示。在本实施例中，为了提高水路金属零件6的阴螺纹68的相对于镶装刀片5的装拆的耐久性，增加水路金属零件6的寿命，水路金属零件6的阴螺纹孔68的螺纹牙在牙底侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜15度，且在里侧倾斜33度，而且，在牙顶侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜32度。藉此，如图3(a)所示，作为非易耗品的水路金属零件6的阴螺纹孔68的螺纹牙的牙顶部较厚，具有圆角半径，比较坚固。由于相对于阴螺纹牙68的阳螺纹牙53附近的角度缩小到15度，因此，将镶装刀片5拧入水路金属零件6时的使阴螺纹68的牙底扩开的力变小，阴螺纹68的变形、磨损减少。图3中的z箭头的箭头方向是相对于阴螺纹孔68的阳螺纹53的拧入方向。

藉此，与阴螺纹孔68螺合的镶装刀片5的阳螺纹53的螺纹牙在牙顶侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜15度，且在里侧倾斜33度，而且，在牙底侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜32度。藉此，如图3(a)所示，镶装刀片5的阳螺纹53的螺纹牙的牙顶部较薄，较尖，容易变形。

由于水路金属零件6的阴螺纹68的螺纹牙比镶装刀片5的阳螺纹53厚，且倾斜较缓，因此，可减少因装拆镶装刀片5拆装时的拧入、拧出引起的变形和损耗，使水路金属零件6的寿命变长。相反地，由于镶装刀片5相对于水路金属零件6的装拆使得镶装刀片5的阳螺纹53容易变形，但安装时的变形具有使镶装刀片5的阳螺纹53与水路金属零件6的阴螺纹孔68紧贴的优点。由于镶装刀片5是易耗品，因此，从水路金属零件6卸下时的螺纹牙的变形和磨损不会造成问题。

如图3(b)所示，若使阴螺纹68在牙底侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜10度，且在里侧倾斜20度，而且，在牙顶侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度，则由于相对于阴螺纹68的阳螺纹53附近的角度为10度，极小，因此，将镶装刀片5拧入水路金属零件6时的使阴螺纹68的牙底扩开的力变小，阴螺纹68的变形、磨损减少。不过，与阴螺纹68螺合的阳螺纹53在牙顶侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜10度，且在里侧倾斜20度，而且，在牙底侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度，极薄，容易破损，是实际使用时的极限值(下限)。

如图3(c)所示，若使阴螺纹68在牙底侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜30度，且在里侧倾斜35度，而且，在牙顶侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜45度，则与以往相比，能获得提高阴螺纹68的耐久性的效果。由于相对于阴螺纹牙68的阳螺纹牙53附近的角度为30度，稍小，因此，将镶装刀片5拧入水路金属零件6时的使阴螺纹68的牙底扩开的力较小，阴螺纹68的变形、磨损较少。阳螺纹53在牙顶侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜30度，且在里侧倾斜35度，而且，在牙底侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜45度，具有相当的厚度，不易破损。是能获得实际使用效果的极限值(上限)。

因此，在实际使用中，作为优选，镶装刀片5的阳螺纹53在牙顶侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜10度以上、30度以下，且在里侧倾斜20度以上、35度以下，此外，在牙底侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度以上、45度以下，水路金属零件6的阴螺纹68在牙底侧与螺纹轴垂直的截面的表面侧倾斜10度以上、30度以下，且在里侧倾斜20度以上、35度以下，此外，在牙顶侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度以上、45度以下。这样，如图3(a)～图3(c)所示，由于水路金属零件6的阴螺纹孔68的螺纹牙的牙顶部比镶装刀片5的阳螺纹53的牙顶部厚，且倾斜较缓，因此，因镶装刀片5的装拆造成的变形、磨损小，水路金属零件6的寿命变长。相反地，由于镶装刀片5相对于水路金属零件6的装拆使得镶装刀片5的阳螺纹53容易变形，但安装时的变形具有以下优点：使镶装刀片5的阳螺纹53与水路金属零件6的阴螺纹孔68紧贴，提高从作为发热侧的阳螺纹侧朝作为吸热侧的阴螺纹的传热效率。由于镶装刀片5是易耗品，因此，从水路金属零件6卸下时的螺纹牙的变形和磨损不会造成问题。

(第二实施例)

图4表示第二实施例的等离子体炬管。第二实施例的等离子体炬管中，也能将作为前端构件、喷嘴构件的镶装刀片5相对于作为喷嘴座的水路金属零件6进行装拆。同样如图5(a)所示，第二实施例的水路金属零件6能从炬管主体1卸下。第二实施例所使用的水路金属零件6中，与供水空间63连通的供水口13a和与排水空间64连通的排水口13b位于上下方向z(水路金属零件6的轴向)上错开的位置，在炬管主体1内部的与上述供水口13a和排水口13b对应的位置具有朝上述供水口13a打开的环状的供水通路和朝上述排水口13b打开的环状的排水通路，该供水通路与供水管14a连通，排水通路与排水管14b连通。由于供水通路和排水通路分别为环状，因此，无论水路金属零件6处于何种旋转角度，水路金属零件6的供水空间63都与供水管14a连通，排水空间64也与排水管14b连通。即，不需要为了形成冷却水流路而将水路金属零件6相对于炬管主体1设定于特定的旋转角度。

不过，在使镶装刀片5相对于水路金属零件6装拆时的镶装刀片5的拧入、拧出的情形下，为了防止水路金属零件6相对于炬管主体1空转，与第一实施例同样，在水路金属零件6的后端面(图5(a)中为右端面)具有收纳图1所示的卡定销11、12的卡合槽65、66，销11、12位于炬管主体1的内部空间，且被固定于炬管主体1。在本实施例中，也利用卡定销11、12和卡合槽65、66构成限制装置。藉此，即便握住炬管主体1，使镶装刀片5的阳螺纹53抵靠水路金属零件6的阴螺纹孔68，用力将镶装刀片5拧入，水路金属零件6也不空转，因此，能通过比较大的力的旋转驱动容易地进行镶装刀片5的装拆。第二实施例的其他结构与上述第一实施例相同。

Claims (8)

1.一种镶装刀片，其特征在于，

在前端中心具有喷出等离子体的喷嘴，在后端筒部具有能拧入等离子体炬管的水路金属零件的阴螺纹孔内的阳螺纹，该阳螺纹的螺纹牙在牙顶侧相对于与螺纹轴垂直的截面的所述喷嘴一侧即表面侧倾斜10度以上、30度以下，且相对于与螺纹轴垂直的截面的里侧倾斜20度以上、35度以下，此外，在该里侧的牙底侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度以上、45度以下。

2.如权利要求1所述的镶装刀片，其特征在于，

具有与所述水路金属零件的阴螺纹孔的前端开口的内锥面抵接的外锥面。

3.一种等离子体炬管，包括：

镶装刀片，在该镶装刀片的前端的中心具有喷出等离子体的喷嘴；

水路金属零件，在该水路金属零件的中心具有内孔，在该内孔的外侧具有冷却水流路；

电极棒，该电极棒***所述内孔，前端与所述喷嘴相对；

定心块，该定心块将所述电极棒支承于所述喷嘴的中心轴位置；以及

炬管主体，该炬管主体具有从后端侧收纳所述水路金属零件的收纳空间，

其特征在于，

所述镶装刀片在后端筒部具有能拧入所述水路金属零件的阴螺纹孔内的阳螺纹，该阳螺纹在牙顶侧相对于与螺纹轴垂直的截面的所述喷嘴一侧即表面侧倾斜10度以上、30度以下，且相对于与螺纹轴垂直的截面的里侧倾斜20度以上、35度以下，此外，在该里侧的牙底侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度以上、45度以下，

所述水路金属零件在所述内孔的前端部具有与所述镶装刀片的所述阳螺纹螺合的阴螺纹孔。

4.如权利要求3所述的等离子体炬管，其特征在于，

所述水路金属零件在所述阴螺纹孔的前端开口具有内锥面，所述镶装刀片具有与所述内锥面抵接的外锥面。

5.如权利要求3所述的等离子体炬管，其特征在于，

具有阻止所述水路金属零件在所述炬管主体内的旋转的限制装置。

6.如权利要求5所述的等离子体炬管，其特征在于，

所述水路金属零件的冷却水流路包括：从该水路金属零件的后端部朝前端部输送冷却水的供水路；以及从前端部返回后端部的排水路，在所述限制装置阻止所述水路金属零件的旋转的限制状态下，使所述供水路与供水管连接，使所述排水路与排水管连接。

7.如权利要求5所述的等离子体炬管，其特征在于，

所述水路金属零件中，与供水空间连通的供水口和与排水空间连通的排水口位于在所述水路金属零件的轴向上错开的位置，在炬管主体内部的与所述供水口和排水口位置对应的位置具有朝所述供水口打开的环状的供水通路和朝所述排水口打开的环状的排水通路，该供水通路与供水管连通，该排水通路与排水管连通。

8.如权利要求3至7中任一项所述的等离子体炬管，其特征在于，

所述水路金属零件的阴螺纹在牙底侧相对于与螺纹轴垂直的截面的所述喷嘴一侧即表面侧倾斜10度以上、30度以下，且相对于与螺纹轴垂直的截面的里侧倾斜20度以上、35度以下，此外，在该里侧的牙顶侧相对于与螺纹轴平行的面倾斜20度以上、45度以下。