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用于 等离子体弧炬的不对称消耗件

阅读：753发布：2023-01-31

专利汇可以提供用于等离子体弧炬的不对称消耗件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种能在等离子体弧炬中用于将等离子体电弧导向至工件的加工表面上的可消耗套件。可消耗套件包括喷嘴，喷嘴包括：1)喷嘴主体，其限定穿过它延伸的纵向轴线；以及2)喷嘴出口孔，其安置于喷嘴主体中，用于使等离子体电弧收缩。喷嘴出口孔限定出口孔轴线，出口孔轴线相对于纵向轴线以非零角度定向。可消耗套件还可包括大体上平行于出口孔轴线的对准表面。对准表面的尺寸设定为对准出口孔使得等离子体电弧以正交方式碰撞到加工表面上。，下面是用于等离子体弧炬的不对称消耗件专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种能在等离子体电弧焊炬中用于将等离子体电弧导向至工件的加工表面的可消耗套件，所述可消耗套件包括：
喷嘴，其包括：1)喷嘴主体，所述喷嘴主体限定穿过它延伸的纵向轴线；以及2)喷嘴出口孔，所述喷嘴出口孔安置于所述喷嘴主体中，用于使所述等离子体电弧收缩，其中所述喷嘴出口孔限定出口孔轴线，所述出口孔轴线相对于所述纵向轴线以非零角度定向；以及对准表面，其大体上平行于所述出口孔轴线，所述对准表面的尺寸设定为用以对准所述出口孔从而使得所述等离子体电弧以正交方式碰撞到所述工件的所述加工表面上，其中所述对准表面配置成抵靠着引导表面至少基本上齐平安放，所述引导表面相对于所述加工表面成角度以使得所述等离子体电弧以正交方式碰撞所述加工表面。
2.根据权利要求1所述的可消耗套件，其特征在于，其还包括：第二对准表面，其相对于所述对准表面成角度，其中所述第二对准表面与所述对准表面协同工作，对准所述等离子体电弧来以正交方式碰撞到所述加工表面上。
3.根据权利要求2所述的可消耗套件，其特征在于，其还包括：弯曲表面，其用于使所述对准表面与所述第二对准表面互连。
4.根据权利要求2所述的可消耗套件，其特征在于，所述第二对准表面配置成接触所述加工表面。
5.根据权利要求1所述的可消耗套件，其特征在于，所述喷嘴出口孔限定沿着所述出口孔轴线的内部开口和外部开口。
6.根据权利要求5所述的可消耗套件，其特征在于，所述对准表面包括倒圆部分。
7.根据权利要求6所述的可消耗套件，其特征在于，从由所述对准表面的所述倒圆部分限定的几何弧形上的第一点到所述喷嘴出口孔的所述外部开口的中心的距离至少基本上等于从所述对准表面的所述倒圆部分的所述几何弧形上的第二点到所述喷嘴出口孔的所述外部开口的所述中心的距离。
8.根据权利要求5所述的可消耗套件，其特征在于，所述喷嘴出口孔的所述外部开口的中心离所述对准表面小于约0.25英寸。
9.根据权利要求5所述的可消耗套件，其特征在于，所述喷嘴出口孔的所述外部开口位于第二对准表面上，所述第二对准表面相对于所述对准表面成角度。
10.根据权利要求1所述的可消耗套件，其特征在于，所述喷嘴出口孔是弯曲的或直的。
11.根据权利要求2所述的可消耗套件，其特征在于，所述对准表面或所述第二对准表面中的至少一个位于所述喷嘴的外表面上。
12.根据权利要求1所述的可消耗套件，其特征在于，所述喷嘴或所述对准表面涂覆有电绝缘材料。
13.根据权利要求2所述的可消耗套件，其特征在于，其还包括：屏蔽件，其包括所述对准表面或所述第二对准表面中的至少一个。
14.根据权利要求1所述的可消耗套件，其特征在于，所述等离子体电弧焊炬是手持等离子体电弧焊炬。
15.根据权利要求1所述的可消耗套件，其特征在于，所述对准表面大体上平行于所述出口孔轴线包括所述对准表面平行于所述出口孔轴线。
16.根据权利要求1所述的可消耗套件，其特征在于，所述对准表面大体上平行于所述出口孔轴线包括所述对准表面相对于平行于所述出口孔轴线在大约10度内。
17.根据权利要求2所述的可消耗套件，其特征在于，其还包括：相对于所述对准表面和所述第二对准表面成角度的第三对准表面，其中所述第三对准表面，与所述对准表面和所述第二对准表面协同工作，对准所述等离子体电弧来以正交方式碰撞到所述加工表面上。
18.根据权利要求17所述的可消耗套件，其特征在于，所述第三对准表面配置成接触第二引导表面，所述第二引导表面相对于所述工件的引导表面和加工表面成角度。
19.根据权利要求1所述的可消耗套件，其特征在于，所述引导表面包括能附连到所述工件或所述等离子体电弧焊炬上的模板的一部分。
20.一种用于等离子体电弧焊炬的喷嘴，所述喷嘴包括：
喷嘴主体，其包括：1)穿过所述喷嘴主体延伸的纵向轴线；2)内部结构，其关于所述纵向轴线大体上旋转对称；以及3)外部结构，其关于所述纵向轴线旋转不对称；
出口孔，其在所述喷嘴主体的所述内部结构与所述外部结构之间穿过，用于使穿过所述出口孔的等离子体电弧收缩，其中所述出口孔关于所述纵向轴线旋转不对称；以及对准表面，其位于所述喷嘴主体的所述外部结构上以用于引导所述等离子体电弧到工件的加工表面的特定位置，其中所述对准表面配置成抵靠着引导表面至少基本上齐平安放，所述引导表面相对于所述加工表面成角度以使得所述等离子体电弧以正交方式碰撞所述加工表面。
21.根据权利要求20所述的喷嘴，其特征在于，所述出口孔限定大体上平行于所述对准表面的出口孔轴线。
22.根据权利要求21所述的喷嘴，其特征在于，所述出口孔轴线相对于所述纵向轴线以非零角度定向。
23.根据权利要求20所述的喷嘴，其特征在于，其还包括：位于所述喷嘴主体的所述外部结构上的第二对准表面，其中所述第二对准表面适于接触所述加工表面。
24.根据权利要求20所述的喷嘴，其特征在于，所述对准表面适于接触引导表面以引导所述等离子体电弧碰撞于所述工件的所述加工表面上。
25.根据权利要求24所述的喷嘴，其特征在于，所述加工表面与所述引导表面相对地成角度。
26.根据权利要求25所述的喷嘴，其特征在于，所述加工表面和所述引导表面垂直于彼此并且所述等离子体电弧适于以正交方式碰撞到所述加工表面上。
27.根据权利要求20所述的喷嘴，其特征在于，所述对准表面包括倒圆部分。
28.一种包括喷嘴的手持等离子体焊炬的焊炬焊嘴，所述喷嘴包括用于生成等离子体电弧的喷嘴主体，所述焊炬焊嘴包括：
等离子体电弧出口孔，其位于所述喷嘴主体中用于使所述等离子体电弧收缩，所述等离子体电弧出口孔限定出口孔轴线；
由与所述出口孔轴线相交的平面分割的第一部分和第二部分，所述第一部分具有比所述第二部分更小的体积；以及
位于所述焊炬焊嘴的第一部分的外表面上的对准表面，其用于引导所述等离子体电弧来以正交方式碰撞到工件的加工表面上，其中所述对准表面配置成抵靠着引导表面至少基本上齐平安放，所述引导表面相对于所述加工表面成角度以使得所述等离子体电弧以正交方式碰撞所述加工表面。
29.根据权利要求28所述的焊炬焊嘴，其特征在于，所述出口孔轴线相对于穿过所述喷嘴主体延伸的纵向轴线以非零角度定位。
30.根据权利要求28所述的焊炬焊嘴，其特征在于，在所述出口孔轴线与所述对准表面之间的距离小于0.5英寸。
31.根据权利要求28所述的焊炬焊嘴，其特征在于，在所述出口孔轴线与所述对准表面之间的距离小于0.25英寸。
32.根据权利要求28所述的焊炬焊嘴，其特征在于，在所述出口孔轴线与所述对准表面之间的距离小于0.125英寸。
33.根据权利要求28所述的焊炬焊嘴，其特征在于，其还包括：第二对准表面，其定位于所述焊炬焊嘴的所述第二部分的外表面上，其中所述第二对准表面配置成用以接触所述加工表面。
34.根据权利要求28所述的焊炬焊嘴，其特征在于，所述第一部分为所述第二部分体积的约1/3或更小。
35.一种制造能在等离子体电弧焊炬中用于将等离子体电弧导向至工件的加工表面的可消耗套件的方法，所述方法包括：
制作喷嘴主体，其具有穿过它延伸的纵向轴线；
在所述喷嘴主体中形成喷嘴出口孔，所述喷嘴出口孔相对于所述喷嘴主体的所述纵向轴线以非零角度定向，所述喷嘴出口孔的尺寸设定成使穿过它传递的所述等离子体电弧收缩；以及
将对准表面定位于所述喷嘴主体上，所述喷嘴主体大体上平行于所述喷嘴出口孔轴线，所述对准表面的尺寸设定为对准离开所述喷嘴出口孔的所述等离子体电弧来以正交方式碰撞到所述加工表面上，其中所述对准表面配置成抵靠着引导表面至少基本上齐平安放，所述引导表面相对于所述加工表面成角度以使得所述等离子体电弧以正交方式碰撞所述加工表面。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，其还包括：制作屏蔽件，所述屏蔽件包括：1）所述对准表面；以及，2）与所述喷嘴出口孔共面的屏蔽件出口孔，其用于递送所述等离子体电弧以碰撞到所述加工表面上。

说明书全文

用于等离子体弧炬的不对称消耗件

技术领域

[0001] 本发明大体而言涉及可以用于一种切割具有至少一个阴角/内部拐角（internal corner）的工件表面的等离子体电弧焊炬/弧炬（arc torch）中的一个或多个不对称消耗件。

背景技术

[0002] 热加工焊炬，诸如等离子体电弧焊炬，广泛地用于加热、切割、刨割/刨槽和标记材料。等离子体电弧焊炬大体上包括电极，安装在焊炬主体内的具有中央出口孔的喷嘴，电连接件，用于冷却的通路、和用于电弧控制流体（例如，等离子气体）的通路。可选地，采用旋流环/涡流环（swirl ring）来控制形成于电极与喷嘴之间的等离子体腔室中的流体流型。在某些焊炬中，可以使用固持帽来维持在等离子体电弧焊炬中的喷嘴和/或涡流环。在操作中，该焊炬产生等离子体电弧，等离子体电弧是一种具有高温和足够动量的离子化气体的收缩的射流，用于辅助移除熔融金属。

[0003] 现有等离子体电弧焊炬，包括手持等离子体电弧焊炬的问题在于它们难以齐平地切割具有一个或多个阴角的工件，这归因于焊炬的轴向配置。如图1所示，包括旋转对称焊炬焊嘴（torch tip）102的常规等离子体电弧焊炬100，不能在工件中沿着所希望的路径104进行齐平切割。具体而言，等离子体电弧焊炬100难以尽可能靠近抵靠基座108的水平表面107切掉突伸的凸缘106，而不在水平表面107下方切割。替代地，由路径110指示了能由等离子体电弧焊炬100实现的最佳切割。因此，需要二次操作，诸如研磨来移除过量工件部段112以实现所希望的齐平切割104。此外，等离子体电弧焊炬10越靠近于工件的拐角而导向等离子体电弧流动，电弧就越可能非故意地损坏基座108，诸如在基座108的水平表面107下方沿着路径114延伸所述切割。等离子体电弧焊炬100的又一局限性在于其不能确保工件的拐角中的切割一致地可再现。例如，等离子体电弧焊炬100并不具有任何定位机构来确保能在不同工件拐角中的相同相对位置处做出相同切割。

发明内容

[0004] 因而，需要靠近于工件阴角执行齐平切割操作同时最小化二次修整和避免给工件的任何其余部分造成损坏的系统和方法。此外，需要用以确保切割可重复和可再现的系统和方法。这些系统和方法可以用于许多工业应用中，诸如在具有许多内部隔室的载货挂车或船壳中执行齐平切割。

[0005] 在一方面，本发明提供一种能在等离子体电弧焊炬中用于将等离子体电弧导向至工件的加工表面的可消耗套件。可消耗套件包括喷嘴，喷嘴包括：1)喷嘴主体，其限定穿过它延伸的纵向轴线；以及2)喷嘴出口孔，其安置于喷嘴主体中，用于使等离子体电弧收缩。喷嘴出口孔限定了出口孔轴线，出口孔轴线相对于纵向轴线以非零角度定向。可消耗套件还包括大体上平行于出口孔轴线的对准表面。对准表面的尺寸设定为对准所述出口孔从而使得等离子体电弧正交地碰撞到加工表面上。

[0006] 在某些实施例中，对准表面被配置为用以抵靠着引导表面而至少基本上齐平安放，引导表面相对于工件的加工表面成角度。引导表面可以是可附连到工件或等离子体电弧焊炬上的模板的一部分。在某些实施例中，对准表面平行于出口孔轴线。对准表面也可以在平行于出口孔轴线大约10度内。

[0007] 在某些实施例中，可消耗套件还包括：第二对准表面，其相对于对准表面成角度。第二对准表面与对准表面协同工作，对准所述等离子体电弧以正交地碰撞到加工表面上。
可消耗套件还可包括弯曲表面，弯曲表面用于使对准表面与第二对准表面互连。第二对准表面可以被配置成用以接触该加工表面。对准表面或第二对准表面中的至少一个可以位于喷嘴的外表面上。

[0008] 在某些实施例中，可消耗套件包括相对于对准表面和第二对准表面成角度的第三对准表面。第三对准表面与对准表面和第二对准表面协同工作，对准所述等离子体电弧以正交地碰撞到加工表面上。第三对准表面可以被配置成用以接触第二引导表面，第二引导表面相对于引导表面和工件的加工表面成角度。

[0009] 在某些实施例中，可消耗套件还包括屏蔽件，其具有对准表面、第二对准表面或第三对准表面中的至少一个。

[0010] 在某些实施例中，对准表面包括倒圆部分。喷嘴出口孔可以限定沿着出口孔轴线的内部开口和外部开口。对于这种配置而言，从由对准表面的倒圆部分所限定的几何弧形上的第一点到喷嘴出口孔的外部开口的中心的距离是至少基本上等于从对准表面的倒圆部分的几何弧形上的第二点到喷嘴出口孔的外部开口的中心的距离。喷嘴出口孔的外部开口的中心离对准表面可能小于约0.25英寸。喷嘴出口孔的外部开口可以位于第二对准表面上，第二对准表面相对于对准表面成角度。

[0011] 在某些实施例中，喷嘴出口孔是弯曲的或直的。在某些实施例中，喷嘴或对准表面被涂覆电绝缘材料。在某些实施例中，等离子体电弧焊炬是手持等离子体电弧焊炬。

[0012] 在另一方面，本发明提供一种用于等离子体电弧焊炬的喷嘴。喷嘴包括喷嘴主体，喷嘴主体具有：1)穿过喷嘴主体延伸的纵向轴线；2)内部结构，其关于纵向轴线大体上旋转对称；以及3)外部结构，其关于纵向轴线旋转不对称。该喷嘴包括出口孔，出口孔在喷嘴主体的内部结构与外部结构之间穿过，用于使穿过出口孔的等离子体电弧收缩。出口孔关于纵向轴线旋转不对称。该喷嘴还包括对准表面，其位于喷嘴主体的外部结构上以用于引导等离子体电弧到工件的加工表面上的特定位置。

[0013] 在某些实施例中，喷嘴的出口孔限定了大体上平行于对准表面的出口孔轴线。在某些实施例中，出口孔轴线相对于穿过喷嘴主体延伸的纵向轴线以非零角度定向。

[0014] 在某些实施例中，该喷嘴还包括：位于喷嘴主体的外部结构上的第二对准表面。第二对准表面适于接触工件的加工表面。

[0015] 在某些实施例中，喷嘴的对准表面适于接触引导表面，引导表面引导所述等离子体电弧碰撞加工表面。工件的加工表面可以与引导表面相对地成角度。例如，加工表面和引导表面可以彼此垂直并且等离子体电弧能正交地碰撞于加工表面上。在某些实施例中，对准表面包括倒圆部分。

[0016] 在另一方面，本发明提供一种用于手持等离子体电弧焊炬的焊炬焊嘴。焊炬焊嘴包括用于生成等离子体电弧的喷嘴。喷嘴可以包括喷嘴主体。焊炬焊嘴还包括等离子体电弧出口孔，等离子体电弧出口孔位于喷嘴主体中用于使等离子体电弧收缩。等离子体电弧出口孔限定了出口孔轴线。焊炬焊嘴还包括由与出口孔轴线相交的平面所分割的第一部分和第二部分。第一部分具有比第二部分更小的体积。焊炬焊嘴还包括位于焊炬焊嘴的第一部分的外表面上的对准表面，其用以引导等离子体电弧以正交方式碰撞到工件的加工表面上。在出口孔轴线与对准表面之间的距离可以小于0.5英寸，小于0.25英寸或小于0.125英寸。

[0017] 在某些实施例中，出口孔轴线定位成与穿过喷嘴主体延伸的纵向轴线成非零角度。

[0018] 在某些实施例中，焊炬焊嘴包括第二对准表面，其定位于焊炬焊嘴的第二部分的外表面上。第二对准表面被配置成用以接触所述工件的加工表面。在某些实施例中，焊炬焊嘴的第一部分为第二部分体积的约1/3或更小。

[0019] 在另一方面，本发明提供一种制造可在等离子体电弧焊炬中用于将等离子体电弧导向至工件的加工表面的可消耗套件的方法。该方法包括：制作喷嘴主体，其具有穿过它延伸的纵向轴线；以及，在喷嘴主体中形成喷嘴出口孔，喷嘴出口孔相对于喷嘴主体的纵向轴线以非零角度定向。喷嘴出口孔的尺寸设定成使穿过它传递的等离子体电弧收缩。该方法还包括：将对准表面定位于喷嘴主体上，对准表面大体上平行于喷嘴出口孔轴线。对准表面的尺寸设定为对准离开喷嘴出口孔的等离子体电弧以正交地碰撞到加工表面上。

[0020] 在某些实施例中，该方法还包括制作屏蔽件，屏蔽件包括：1）对准表面；以及，2）与喷嘴出口孔共面的屏蔽件出口孔，其用于递送等离子体电弧以碰撞到工件的加工表面上。

[0021] 还应了解本发明的各种方面和实施例能以各种方式组合。基于本说明书的教导内容，本领域普通技术人员能易于确定如何来组合这些各种实施例。举例而言，在某些实施例中，上述方面中的任何方面可以包括上述特征中的一个或多个特征。本发明的一实施例可以提供所有上述特征和优点。附图说明

[0022] 参考下文的描述，结合附图来理解，上文所描述的发明的优点以及另外的优点可更好地理解。附图未必按照比例绘制，而是重点通常放在说明本发明的原理。

[0023] 图1示出了用于切割工件的现有技术等离子体电弧焊炬。

[0024] 图2示出了根据本发明的某些实施例用于切割工件的示例性等离子体电弧焊炬。

[0025] 图3A至图3B示出了示例性喷嘴配置的各种透视图。

[0026] 图4示出了图3A至图3B的示例性喷嘴的另一透视图。

[0027] 图5示出了图3A至图3B的喷嘴的示例性对准表面。

[0028] 图6A-C示出了另一示例性喷嘴配置的各种透视图。

具体实施方式

[0029] 图2示出了根据本发明的某些实施例用于切割工件的示例性等离子体电弧焊炬200。等离子体焊炬200包括焊炬主体202和焊炬焊嘴204。焊炬焊嘴204包括多个消耗件，例如电极205、喷嘴210、固持帽215和涡流环220。焊炬焊嘴204还可以包括屏蔽件（未图示）。具有大体上圆柱形状的焊炬主体202支承着电极205和喷嘴210。喷嘴210与电极205间隔开并且具有安装于焊炬主体202内的中央出口孔225。涡流环220安装到焊炬主体202上并且具有一组径向偏移或倾斜的气体分配孔227，其对于等离子气体流动赋予切向速度分量，造成等离子气体旋流。如果存在屏蔽件，屏蔽件包括屏蔽件出口孔并且连接（例如，螺接/旋拧）到固持帽215。如图所示的固持帽215是牢固地连接（例如，螺接/旋拧）到焊炬主体202上的内固持帽。在某些实施例中，外固持帽（未图示）相对于屏蔽件而牢固固连。焊炬200可以额外地包括电连接件、用于冷却的通路、用于电弧控制流体（例如，等离子气体）的通路、和电源。
在某些实施例中，消耗件包括焊嘴，其是用于传递点燃的焊接气体的喷嘴。

[0030] 在操作中，等离子气体穿过气体入口管（未图示）和在涡流环220中的气体分配孔227流动。从那里，等离子气体流入到等离子体腔室228内并且通过喷嘴210的出口孔225从焊炬200出来，喷嘴210的出口孔225使等离子气体流动收缩。首先在电极205与喷嘴210之间生成导引电弧。导引电弧电离了穿过喷嘴出口孔225传递的气体。然后电弧从喷嘴210转移到工件230以用于对工件230进行热加工（例如，切割或焊接）。在某些实施例中，喷嘴210合适地配置成尽可能靠近于由突伸凸缘232和水平部分234所形成的工件230的内拐角而定位。喷嘴210能引导等离子气体流动通过出口孔225从而使得当等离子气体从孔225离开时，等离子气体正交地碰撞到凸缘232上，由此沿着路径237从工件230切割所述凸缘232。应当指出的是焊炬200的图示细节，包括部件的布置，气体和冷却流体流动的方向，和电连接件，能呈现多种形式。此外，即使内拐角的凸缘232和水平部分234被图示为彼此垂直，工件230的两个部分可以按任何角度定向并且喷嘴210能合适地配置成用以在所形成的内拐角中执行齐平切割。

[0031] 图3A和图3B示出了被设计成便于内拐角齐平切割操作的喷嘴210的示例性配置的各种透视图。喷嘴210包括喷嘴主体250，喷嘴主体250限定了穿过它延伸的纵向轴线A。喷嘴210的内表面252可以绕纵向轴线A旋转对称，而喷嘴主体250的外部可以绕纵向轴线A旋转不对称。安置于喷嘴主体210中的喷嘴出口孔225限定了沿着喷嘴出口孔225的长度在纵向从内部开口225b延伸到外部开口225a的出口孔轴线B。出口孔轴线B能相对于纵向轴线A以非零角度定向。即，喷嘴出口孔225能关于纵向轴线A旋转不对称。喷嘴出口孔225被配置成用以将等离子体电弧流动从与喷嘴210内表面252成流体连通的内部开口225b穿过外部开口225a引入到工件。即使喷嘴出口孔225被示出基本上是直的，在其它实施例中，喷嘴出口孔225能弯曲或者具有一系列非平行区段。

[0032] 此外，喷嘴210包括安置于喷嘴主体250的外表面上的对准表面254。对准表面254可以大体上平行于出口孔轴线B，诸如完全平行于出口孔轴线B或者在平行于出口孔轴线B约10度内。在焊炬操作期间，对准表面254的尺寸被设定为抵靠着工件230的水平部分234上的引导表面236基本上齐平安放，工件230的水平部分234上的引导表面236是不被等离子体电弧所切割的并且替代地用于引导和/或定位焊炬以用于促进对凸缘232的齐平切割的表面。具体而言，喷嘴210的对准表面254在安放于水平部分234的引导表面236上时，抵靠着凸缘232的加工表面238而对准喷嘴出口孔225的外端225a从而使得等离子体电弧正交地碰撞到加工表面238上并且沿着切割路径237到凸缘232内。如图2所示，工件230的加工表面238和引导表面236相对于彼此成角度以形成工件230的内拐角。即使引导表面236被图示为工件234的一部分，在其它实施例中，引导表面236是用于引导焊炬200就位的单独模板（未图示）的一部分。例如，包括引导表面236的单独模板可以附连到焊炬200和/或工件234上以用于将焊炬200定位成执行齐平切割。

[0033] 在某些实施例中，在喷嘴出口孔225的外部开口225a的中心与对准表面254之间的距离260小于或等于大约0.5英寸、0.25英寸或0.1英寸。这个距离控制着切割路径237有多靠近工件230的水平部分234。因此，距离260越小，等离子体电弧焊炬就从水平部分234越靠近于凸缘232的基部而切割。

[0034] 除了对准表面254之外，喷嘴210还可以包括相对于对准表面254成角度的第二对准表面256和使两个对准表面互连的弯曲表面258。在焊炬操作期间，第二对准表面256，与对准表面254协同工作，促进了等离子体电弧正交地碰撞到凸缘232的加工表面238上。例如，第二对准表面256可以相对于对准表面254以一定角度定向从而使得当对准表面254抵靠着水平部分234的引导表面236基本上齐平地安放时，第二对准表面256抵靠着凸缘232的加工表面238基本上齐平安放。此外，喷嘴210的弯曲表面258被配置成用以在由工件230的加工表面238和引导表面236所形成的拐角内相互配合。喷嘴210的两个对准表面确保了当等离子体电弧由焊炬200经由喷嘴出口孔225的外部开口225a递送到加工表面238时，等离子体电弧焊炬紧密地并且牢固地定位于工件230的内拐角内。如图2所示，喷嘴出口孔225的外部开口225a位于喷嘴210的第二对准表面256上。

[0035] 在某些实施例中，第一对准表面254和第二对准表面256基本上彼此垂直从而使得喷嘴210可以牢固地定位到约90度的内拐角内。在其它实施例中，在对准表面之间具备不同角度的喷嘴（例如，60度、30度和15度）可以被构造成使得操作者可以选择最适当的喷嘴来执行齐平切割，考虑到给定内拐角的角度。在某些实施例中，在喷嘴210的第一对准表面24与第二对准表面256之间的角度是可调整的，从而使得操作者能调整对准表面中的一者或二者以产生喷嘴210在工件的任何给定拐角内的牢固配合。例如，可以进行调整从而使得喷嘴210的两个对准表面可以在切割操作期间接触工件230的相应加工表面238和引导表面236。

[0036] 在图4中示出了用于说明喷嘴210的不对称性质的另一方案。平面可以被限定为包括出口孔轴线B，由此将喷嘴210分成两个部分：1）在平面一侧上的第一较小部分280；和2）在平面的另一侧上的第二较大部分282。喷嘴210的对准表面254位于第一部分280的外表面上并且在一旦焊炬200定位于工件的内拐角内的情况下能接触所述工件的引导表面236。第二对准表面256定位于第二部分282的外表面上并且在切割操作期间能接触所述工件的加工表面238。第一部分280可以是第二部分282的体积的1/3、1/4、或1/5。

[0037] 在某些实施例中，喷嘴210的对准表面254的轮廓具有至少倒圆-弧形部分268，如从图5中的喷嘴210的顶视图中所示。倒圆-弧形部分268可以定位于由工件230的水平部分234和凸缘232的相交所形成的内拐角内。从倒圆-弧形部分268上的第一点270到喷嘴出口孔255的外部开口225a的中心的距离至少基本上等于从倒圆-弧形部分268上的第二点272到外部开口225a的中心的距离。外部开口225a可以位于喷嘴210的第二对准表面256上。这种等距配置确保了等离子体电弧焊炬的操作者能在起始所述等离子体电弧操作之前预测等离子体电弧将会被递送到的工件上的位置，由此允许可重复并且可预测地进行切割操作。在某些实施例中，第二对准表面256被设计成包括类似的倒圆-弧形部分。

[0038] 图6A至图6C示出了包括三个对准表面的另一示例性喷嘴300的各种透视图。具体而言，喷嘴300包括i）对准表面302；ii）相对于对准表面302成角度的第二对准表面304；iii）相对于对准表面302和第二对准表面304成角度的第三对准表面306；以及iv）连接三个对准表面的一个或多个弯曲表面310。喷嘴300被配置成用以相对于由三个表面而构造成的工件308的内拐角执行齐平切割，且被切割的表面被称作加工表面并且其余两个表面被称作引导表面。在其它实施例中，引导表面被安置于可附连到工件308和/或喷嘴300上的一个或多个单独模板上。在操作中，喷嘴300的三个对准表面，彼此协同工作，对准了等离子体电弧以正交地碰撞到工件308的加工表面上。例如，对准表面302和34可以抵靠着工件308的两个引导表面基本上齐平地安放，而包括喷嘴出口孔225的外部开口225a的对准表面306抵靠着工件308的加工表面基本上齐平地安放。喷嘴300的对准表面确保了当等离子体电弧经由外部开口225a递送到工件308的加工表面时，等离子体电弧焊炬紧密地并且牢固地定位于工件308的内拐角内。在某些实施例中，对准表面302、第二对准表面304、或第三对准表面
306中的至少一个具有带倒圆-弧形部分的轮廓，类似于图5所示的轮廓。

[0039] 在各种实施例中，上文所描述的不对称设计可被引入到包括屏蔽件的等离子体电弧焊炬。在某些实施例中，屏蔽件可以包括上文关于喷嘴210所描述的对准表面254或第二对准表面256中的至少一个。在替代实施例中，屏蔽件可以包括上文关于喷嘴300所描述的对准表面302、第二对准表面304或第三对准表面306中的至少一个。不对称屏蔽件还可包括与喷嘴出口孔共面的屏蔽件出口孔来用于递送等离子体电弧以碰撞到工件的加工表面上。不对称屏蔽件当安装到等离子体电弧焊炬内时能提供与不对称喷嘴210或300类似的功能，诸如当焊炬将等离子体电弧流动递送到工件表面之一上时，允许操作者牢固地并且紧密地将焊炬定位于由两个或三个工件表面所形成的工件的内拐角内。在某些实施例中，不对称屏蔽件的对准表面中的至少一个的轮廓具有倒圆-弧形部分，类似于图5中所示的轮廓。

[0040] 在各种实施例中，本发明的不对称喷嘴和/或屏蔽件可以被涂覆电绝缘材料，诸如陶瓷涂层。等离子体电弧焊炬，包括不对称的喷嘴和/或屏蔽件，可以被构造为例如手持装置或者附连到例如背包、前包和/或肩带安装包上的可佩带的装置。

[0041] 还应了解本发明的各种方面和实施例可以用各种方式组合。基于本说明书的教导内容，本领域普通技术人员可以容易地确定如何来组合这些各种实施例。本领域普通技术人员也可以容易地确定如何来制造本发明的不对称喷嘴和/或屏蔽件。示例性制造方法可以包括：制作喷嘴主体，喷嘴主体具有穿过它延伸的纵向轴线A；在喷嘴主体250中形成喷嘴出口孔225，喷嘴出口孔225相对于纵向轴线A以非零角度定向；以及，将至少一个对准表面254定位于喷嘴主体的外表面上。该方法还可包括将屏蔽件制成包括上文所描述的不对称元件中的一个或多个。此外，本领域技术人员在阅读本说明书时可以想到修改。本申请包括这样的修改且本申请仅受到权利要求的范围限制。

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用于等离子体弧炬的不对称消耗件

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