用于等离子弧切割系统的高接入性耗材

摘要

本发明公开了用于等离子弧切割系统的高接入性耗材。提供了一种用于等离子弧焰炬的喷嘴。所述喷嘴包括基本中空的长型喷嘴本体，所述本体能够接收电极，所述本体限定纵轴、远端和近端。所述喷嘴还包括涡流套筒，其能够附接至所述喷嘴本体的内表面，所述涡流套筒配置成向被引入至所述喷嘴的气体施加涡流运动。所述喷嘴另外包括连接至所述喷嘴本体的所述近端的喷嘴尖端、喷嘴护罩和绝缘物，该绝缘物配置成连接所述喷嘴尖端与所述喷嘴护罩，以便使所述喷嘴护罩和所述喷嘴尖端彼此电绝缘，同时在所述喷嘴护罩与所述喷嘴尖端之间传递热能。

权利要求

1.一种用于等离子弧焰炬的喷嘴，所述喷嘴包括：

基本中空的长型喷嘴本体，所述本体能够接收电极，所述本体限定纵轴、远端和近端；

涡流套筒，其能够附接至所述喷嘴本体的内表面，所述涡流套筒配置成向被引入至所述喷嘴的气体施加涡流运动；

喷嘴尖端，其连接至所述喷嘴本体的所述近端，所述喷嘴尖端包含用于将等离子弧引入至工件的喷嘴出口孔口；

喷嘴护罩；以及

绝缘物，其配置成连接所述喷嘴尖端与所述喷嘴护罩，以便使所述喷嘴护罩和所述喷嘴尖端彼此电绝缘，同时在所述喷嘴护罩与所述喷嘴尖端之间传递热能，其中，所述涡流套筒能够滑动地从所述近端附接至所述喷嘴本体的所述内表面，并且其中，所述涡流套筒在台阶区处与所述喷嘴本体形成干涉配合，所述台阶区安置在所述喷嘴本体的所述内表面上，以防止所述涡流套筒向着所述喷嘴本体的所述远端进一步轴向推进。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴本体、所述涡流套筒、所述喷嘴尖端、所述喷嘴护罩和所述绝缘物经由压配合连接。

3.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴包括等离子弧焰炬的单个耗用性部件。

4.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴本体、所述涡流套筒、所述喷嘴尖端或所述喷嘴护罩中的至少一个包括传导材料。

5.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴本体包括铝。

6.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴本体沿着所述纵轴具有大约2.5至3英寸的长度，并且具有大约0.4至大约0.5英寸的横截面宽度。

7.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述涡流套筒包括铜。

8.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述涡流套筒沿着所述纵轴具有大约0.11至大约

0.12英寸的长度。

9.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴尖端包括铜。

10.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴尖端占所述喷嘴本体沿着所述纵轴的长度的大约1/2、1/3或1/4。

11.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴尖端占所述喷嘴沿着所述纵轴的长度的大约20%、30%或40%。

12.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴尖端沿着所述纵轴具有大约0.9至大约

1英寸的长度，并且具有大约0.37至大约0.4英寸的横截面宽度。

13.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述绝缘物包括阳极化的铝或塑料中的至少一个。

14.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述绝缘物沿着所述纵轴具有大约0.3至大约

0.4英寸的长度，并且具有大约0.4至大约0.5英寸的最大横截面宽度。

15.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴护罩包括铜。

16.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述喷嘴护罩沿着所述纵轴具有大约0.25至大约0.35英寸的长度，并且具有大约0.4至大约0.5英寸的最大横截面宽度。

17.一种等离子弧焰炬组件，包括：

电极；

复合喷嘴，其配置成基本上围绕所述电极，所述复合喷嘴包括通过压配合互连的喷嘴本体、涡流套筒、喷嘴尖端、喷嘴护罩和绝缘物，所述绝缘物配置成连接所述喷嘴尖端与所述喷嘴护罩，以便使所述喷嘴护罩和所述喷嘴尖端彼此电绝缘；以及固定帽，其配置成基本上围绕所述复合喷嘴，以便将所述复合喷嘴保持在所述等离子弧焰炬组件中，其中，所述喷嘴尖端连接至所述喷嘴本体的近端，

其中，所述涡流套筒能够滑动地从所述喷嘴本体的所述近端附接至所述喷嘴本体的内表面，并且其中，所述涡流套筒在台阶区处与所述喷嘴本体形成干涉配合，所述台阶区安置在所述喷嘴本体的所述内表面上，以防止所述涡流套筒向着所述喷嘴本体的远端进一步轴向推进。

18.根据权利要求17所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述涡流套筒包括至少一个涡流孔，所述至少一个涡流孔配置成向所述等离子弧焰炬组件中的气体引入涡流。

19.根据权利要求17所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述喷嘴尖端包含排放孔，所述排放孔经由所述固定帽将所述喷嘴的内部流体地连接至周围环境，所述排放孔配置成将第一气流从所述喷嘴的内部引导至周围环境，以执行冷却所述喷嘴、冷却所述喷嘴护罩、向等离子弧提供稳定性或去除残渣中的至少一者。

20.根据权利要求19所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述喷嘴尖端包含排放通道，所述排放通道将所述喷嘴的内部流体地连接至所述喷嘴护罩，所述排放通道配置成将第二气流从所述喷嘴的内部引导至所述喷嘴护罩用作屏蔽气体。

21.根据权利要求20所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述第一气流或所述第二气流中的至少一个使气体在所述喷嘴尖端中的涡流运动变缓。

22.根据权利要求17所述的等离子弧焰炬组件，进一步包括涡流环，所述涡流环联接至所述电极的远离工件的一端，以基本上围绕所述电极的外表面。

23.根据权利要求17所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述固定帽限定纵轴，并且沿着所述纵轴从所述固定帽的远离工件的一端至靠近工件的一端具有长度，所述长度是大约

4.5至大约5.5英寸，所述远离工件的一端的第一宽度是大约1英寸，并且所述靠近工件的一端的第二宽度是大约0.5英寸。

24.根据权利要求23所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述第一宽度限定所述远离工件的一端的最宽横截面宽度，并且所述长度与所述第一宽度的比值大于3。

25.根据权利要求24所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述长度与所述第一宽度的比值大于4。

26.根据权利要求23所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述第二宽度限定所述靠近工件的一端的横截面宽度，并且所述长度与所述第二宽度的比值大于5。

27.根据权利要求26所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述长度与所述第二宽度的比值大于6。

28.根据权利要求27所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述长度与所述第二宽度的比值大于7。

29.根据权利要求28所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述长度与所述第二宽度的比值大于8。

30.根据权利要求29所述的等离子弧焰炬组件，其中，所述长度与所述第二宽度的比值大于9。

31.一种用于形成等离子弧焰炬组件的方法，所述方法包括：将涡流环附接至电极以形成第一部分，其中所述涡流环基本上围绕所述电极的外表面；

将所述第一部分插入至复合喷嘴中以形成第二部分，所述复合喷嘴包括通过压配合互连的喷嘴本体、涡流套筒、喷嘴尖端、喷嘴护罩和绝缘物，所述绝缘物配置成连接所述喷嘴尖端与所述喷嘴护罩，以便使所述喷嘴护罩和所述喷嘴尖端彼此电绝缘；以及将所述第二部分插入至固定帽中，以形成所述等离子弧焰炬组件，所述固定帽配置成基本上围绕所述第二部分，以便将所述第二部分保持在所述等离子弧焰炬组件中，其中，所述喷嘴尖端连接至所述喷嘴本体的近端，其中，所述涡流套筒能够滑动地从所述喷嘴本体的所述近端附接至所述喷嘴本体的内表面，并且其中，所述涡流套筒在台阶区处与所述喷嘴本体形成干涉配合，所述台阶区安置在所述喷嘴本体的所述内表面上，以防止所述涡流套筒向着所述喷嘴本体的远端进一步轴向推进。

说明书

用于等离子弧切割系统的高接入性耗材

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2014年10月14日提交的美国临时专利申请No.62/063,703和2014年3月7日提交的美国临时专利申请No.61/949,609的权益和优先权。本申请是2015年1月30日提交的序列号为14/610,011的美国专利申请的部分接续案，序列号为14/610,011的美国专利申请是2014年10月14日提交的序列号为14/513,878的美国专利申请的部分接续案，序列号为14/513,878的美国专利申请是2012年8月9日提交的序列号为13/570,526的美国专利
申请的部分接续案，序列号为13/570,526的美国专利申请是2012年7月19日提交的序列号为13/553,273的美国专利申请的部分接续案。本申请也是2011年9月9日提交的序列号为
13/229,105的美国专利申请（‘105申请）（现在是美国专利8,981,253）的部分接续案，‘105申请是2010年9月9日提交的序列号为12/878,512的美国专利申请（现在是美国专利No.8,
624,150）的部分接续案。‘105申请也是2011年6月27日提交的序列号为13/169,534的美国专利申请（现在是美国专利No. 8,153,927）的部分接续案，序列号为13/169,534的美国专利申请是2006年12月15日提交的序列号为11/611,625的美国专利申请（现在是美国专利
No.7,989,727）的接续案，序列号为11/611,625的美国专利申请要求2006年9月13日提交的美国临时专利申请No.60/825,453的权益和优先权。‘105申请是2008年2月15日提交的序列号为12/032,630的美国专利申请（现在是美国专利No.8,089,025）的部分接续案，序列号为
12/032,630的美国专利申请要求2007年2月16日提交的美国临时专利申请No.60/901,804
的权益和优先权。本申请进一步要求2014年5月9日提交的序列号为61/991,114的美国专利申请的权益和优先权。所有这些申请的内容都归本申请的受让人所有，并且其整体通过引用结合在此。

技术领域

[0003] 本公开总体上涉及热切割焰炬（例如，等离子弧焰炬），并且更具体来说涉及等离子焰炬部件以及相关系统和方法。

背景技术

[0004] 诸如等离子弧焰炬之类的热处理焰炬广泛地用于对材料进行高温处理（例如，加热、切割、刨削和印记）。等离子弧焰炬总体上包含焰炬本体、安装在焰炬本体内的电极、安置在电极的钻孔内的发射插头、安装在焰炬本体内的设有中央出口孔口的喷嘴、护罩、电连接、冷却用的通路、弧控制流体（例如，等离子气体）用的通路、和电力供应器。可以使用涡流环来控制在电极与喷嘴之间形成的等离子室中的流体流的样式。在一些焰炬中，使用固定帽将喷嘴和/或涡流环保持在等离子弧焰炬中。在操作中，焰炬产生等离子弧，等离子弧是收紧的一股离子化气体，该离子化气体具有高温和充分的动量，足以帮助去除熔化的金属。焰炬中使用的气体可以是非反应性气体（例如，氩气或氮气）或者反应性气体（例如，氧气或空气）。

[0005] 在用等离子弧切割金属工件或给金属工件加印记的过程中，首先在焰炬内的电极（阴极）与喷嘴（阳极）之间产生导弧。当在这种导弧模式中操作时，电极可以从喷嘴分开，从而在电极与喷嘴之间形成弧，例如，如美国专利No.4,791,268中说明的，该专利的内容通过引用结合在此。在喷嘴与电极之间通过的气体被离子化以形成等离子，然后等离子从喷嘴的出口孔口中出来。可以使气体穿过涡流环，以在气体穿过焰炬时向气体施加切线运动，从而改善焰炬性能。当焰炬在工件附近移动时，弧接触工件，电流返回路径于是从喷嘴转移到工件。总体上，焰炬在这种转移等离子弧模式中操作，转移等离子弧模式的特征在于离子化的等离子气体从电极流动到工件，而电流返回路径是从工件回到电力供应器。如此产生的等离子可以用于切割、焊接、工件或给工件加印记。

[0006] 除了上文说明的后喷操作之外，备选的已知技术还包含前喷技术，其中，该喷嘴与固定喷嘴分开。例如，参照美国专利No.5,994,663，该专利的内容通过引用结合在此。

[0007] 焰炬的尺寸取决于上文所述的耗材（例如，电极、涡流环、喷嘴、和护罩）的大小和配置。这些耗材的设计非常有技术性，并且对焰炬寿命和性能的影响很大。电极总体上被涡流环、喷嘴包围，并且在一些配置中被护罩包围。所有这些部件及其设计和组合的方式都会影响到整个焰炬的尺寸、配置、重量、成本、和其他参数。

[0008] 另外，焰炬的耗材（例如，电极、喷嘴、涡流环、和护罩）都会暴露于高温。标准的焰炬在高百分比的占空比下运行时难免使焰炬部件熔化并在焰炬中导致其他温度相关问题。可以利用各种技术来冷却焰炬的耗材，诸如使用喷水冷却来冷却喷嘴和/或护罩，在电极中和/或喷嘴周围使用液体冷却，或者使用通风孔来冷却护罩，如美国专利No.5,132,512中所说明，该美国专利的内容整体结合在此。当等离子弧焰炬在高电流（例如，大于大约15安培）下运行时，和/或当等离子弧焰炬完全靠气体冷却时，等离子弧焰炬耗材甚至可能更难冷却。

[0009] 此外，现有的等离子切割系统包含许多种耗材，以供与不同的切割电流和/或操作模式一起使用。大量的耗材选择可能会让使用者感到困惑，并且增加了使用不正确的耗材的可能性。大量耗材选择还可能导致焰炬的设置时间冗长，并且使得对耗材布置有不同要求的切割工艺之间难以实现转变。

[0010] 等离子弧焰炬广泛地用于处理（例如，切割和印记）金属材料。等离子弧焰炬总体上包含焰炬本体、安装在本体内的电极、设有中央出口孔口的喷嘴、电连接、冷却和弧控制流体用的通路、用于控制流体流样式的涡流环、和电力供应器。焰炬产生等离子弧，等离子弧是具有高温和高动量的一股收紧的等离子气体。该气体可以是非反应性气体（例如，氮气或氩气），或者是反应性气体（例如，氧气或空气）。

[0011] 在用等离子弧切割金属工件或给金属工件加印记时，通常首先在电极（阴极）与喷嘴（阳极）之间产生导弧。导弧使穿过喷嘴出口孔口的气体离子化。在离子化的气体使电极与工件之间的电阻减小之后，然后弧从喷嘴转移到工件。焰炬在这个转移等离子弧模式中操作，其特征在于电子和导电离子化气体从电极流动到工件，以便切割工件或给工件加印记。

发明内容

[0012] 提供一种用于等离子弧切割系统的盒装型复合喷嘴，该复合喷嘴包含喷嘴本体、涡流套筒、绝缘物、喷嘴尖端、和喷嘴护罩。所述复合喷嘴可以组合和/或消除现有的等离子焰炬耗材中使用的其他焰炬部件。例如，可以不再需要常规的涡流环，因为复合喷嘴可以向焰炬本体内的气流施加涡流。

[0013] 复合喷嘴的冷却能力可以增强，制造和材料成本可以降低，和/或再循环能力、耐用性和性能可以得到改进。复合喷嘴可以在手持式等离子切割系统和机械化等离子切割系统中操作。复合喷嘴在一个结构中提供多个耗用性部件，因而能够让组装时间明显减少（例如，减少到1/5-1/10）。这种集成设计还确保针对给定的切割任务正确地选择和取向（例如，对齐）相配零件，并且使得针对给定的切割任务更容易认出一套适当的耗用性部件。

[0014] 在一个方面中，本发明的特征是一种用于等离子弧切割焰炬的喷嘴。该喷嘴包含基本上中空的长型本体，该本体能够接收电极。该喷嘴本体限定一根纵轴，并且沿着该轴线从喷嘴本体的第一末端至喷嘴本体的第二末端具有长度（L）。该喷嘴还包含等离子出口孔口，其安置在本体的第一末端处。喷嘴本体的第一末端具有宽度（W），并且喷嘴本体的长度与喷嘴本体的宽度的比值（L/W）大于大约3。

[0015] 在另一个方面中，本发明包含一种切割工件的方法。提供一种等离子弧焰炬，该等离子弧焰炬具有本体，该本体包含流路径，用于引导等离子气体使其穿过涡流环，流到等离子室，在等离子室中形成等离子弧。还提供一种喷嘴，该喷嘴是相对于焰炬本体的远端处的电极安装的，以便限定等离子室。该喷嘴包含基本上中空的长型本体，该本体能够接收电极。该喷嘴本体限定一根纵轴，并且沿着该轴线从喷嘴本体的第一末端至喷嘴本体的第二末端具有长度。该喷嘴还包含等离子出口孔口，其安置在喷嘴本体的第一末端处。喷嘴本体的第一末端具有宽度，并且喷嘴本体的长度与喷嘴本体的宽度的比值大于大约3。该喷嘴还包含至少一个补充孔口，该补充孔口是穿过喷嘴的端面或侧壁中的至少一个安置的。该至少一个补充孔口是相对于等离子出口孔口而言的。等离子弧切割焰炬在大于大约15安培的安培水平下操作。基本上所有冷却气体都流经焰炬本体的远端处的该至少一个补充孔口。

[0016] 在另一个方面中，本发明的特征是一种用于等离子弧切割焰炬的喷嘴组件。该喷嘴组件包含基本上中空的长型本体，该本体限定纵轴，并且沿着该轴线从本体的第一末端至本体的第二末端具有长度。该喷嘴组件还包含等离子出口孔口，其安置在本体的第一末端处。一种结构配置成可平移地接收电极，并且与喷嘴本体一体成形。该结构包含本体，该本体设有斜切的气体端口，用以在等离子弧切割焰炬操作过程中提供涡流等离子气体。

[0017] 在另一个方面中，本发明的特征是一种切割工件的方法。还提供一种喷嘴组件，该喷嘴组件是相对于焰炬本体的远端处的电极安装的，以便限定等离子室。该喷嘴组件包含基本上中空的长型本体，该本体限定纵轴，并且沿着该轴线从本体的第一末端至本体的第二末端具有长度。该喷嘴组件还包含等离子出口孔口，其安置在喷嘴本体的第一末端处。该喷嘴组件还包含至少一个补充孔口，该至少一个补充孔口是穿过喷嘴组件的端面相对于等离子出口孔口安置的。一种结构配置成可平移地接收电极，并且与喷嘴本体一体成形。该结构包含本体，该本体设有斜切的气体端口，用以在等离子弧切割焰炬操作过程中提供涡流等离子气体。等离子弧切割焰炬在至少大约15安培的安培水平下操作。基本上所有冷却气体都流经至少一个气体出口。

[0018] 在另一个方面中，本发明的特征是一种用于高能见度等离子弧切割焰炬的电极。该电极包含长型的电极本体，该长型的电极本体具有第一末端和第二末端。该电极本体在第一末端中限定钻孔，用于接收插头，并且该电极本体包含（i）从第一末端延伸的第一本体部分；（ii）延伸至第二末端的第二本体部分；以及（iii）相对于电极本体的第一末端处的第一本体部分定位的传热区。在等离子焰炬在大于大约15安培的电流下操作的过程中，传热区与冷却气体热连通，并且配置成从传热区去除在等离子焰炬操作过程中产生的大部分
热。

[0019] 在另一个方面中，本发明的特征是一种用于高能见度等离子弧切割焰炬的电极。该电极包含长型的电极本体，该长型的电极本体具有第一末端和第二末端。该本体在第一末端中限定钻孔，用于接收插头。该电极本体包含：（i）从第一末端延伸的第一本体部分；
（ii）延伸至第二末端的第二本体部分；以及（iii）相对于电极本体的第一末端处的第一本体部分定位的传热区。传热区大于大约1平方英寸。

[0020] 在另一个方面中，本发明的特征是一种用于手持式等离子焰炬的焰炬尖端。该手持式等离子焰炬设有触发器和焰炬尖端座。该焰炬尖端包含基本上中空的喷嘴和相对于该喷嘴安置的电极。相对于喷嘴和电极安置一个壳体。喷嘴、电极和壳体形成组装后的焰炬尖端，组装后的焰炬尖端具有远端和近端。组装后的焰炬尖端的近端配置成联接至焰炬尖端座。从组装后的焰炬尖端的远端到近端的距离大于大约3英寸。

[0021] 在另一个方面中，本发明的特征是一种用于手持式等离子焰炬的焰炬尖端。该手持式等离子焰炬设有触发器和焰炬尖端座。该焰炬尖端包含基本上中空的喷嘴和相对于该喷嘴安置的电极。相对于喷嘴和电极安置一个壳体。喷嘴、电极和壳体形成组装后的焰炬尖端，组装后的焰炬尖端具有远端和近端。组装后的焰炬尖端的近端配置成联接至焰炬尖端座。组装后的焰炬尖端限定纵轴，并且沿着该轴线从近端到远端具有长度。组装后的焰炬尖端的长度与组装后的焰炬尖端的宽度的比值大于大约3。

[0022] 在另一个方面中，本发明的特征是一种在等离子弧焰炬中对齐电极的方法。提供一种喷嘴组件。该喷嘴组件包含基本上中空的长型本体，该本体能够接收电极。该本体限定纵轴，并且沿着该轴线从本体的第一末端至本体的第二末端具有长度。该喷嘴组件还包含等离子出口孔口，其安置在本体的第一末端处。一个结构与喷嘴本体一体成形。该结构包含本体，该本体设有斜切的气体端口，用以在等离子弧切割焰炬操作过程中提供涡流等离子气体。一个长型的电极安置在喷嘴的本体内。该电极具有第一末端和第二末端。电极本体在电极的第一末端中限定钻孔，用于接收插头。电极的钻孔经由该结构与喷嘴的等离子出口孔口对齐。

[0023] 在另一个方面中，本发明的特征是一种用于延长等离子弧焰炬的寿命的方法。提供一个焰炬本体，该焰炬本体包含等离子气流路径，用于引导等离子气体使其穿过涡流环流到等离子室，在等离子室中形成等离子弧。提供一种喷嘴，该喷嘴是相对于焰炬本体的远端处的电极安装的，以限定等离子室。该喷嘴包含基本上中空的长型本体，该本体能够接收电极。喷嘴本体具有第一末端和第二末端。该喷嘴本体还包含等离子出口孔口，等离子出口孔口安置在喷嘴本体的第一末端处，其中，喷嘴本体从第一末端至第二末端的长度大于大约2英寸。至少一个补充孔口穿过喷嘴的端面或侧壁中的至少一个安置。该至少一个补充孔口是相对于等离子出口孔口而言的。等离子弧焰炬在至少大约15安培的安培水平下操作。基本上所有冷却气体都流经该至少一个气体出口。

[0024] 在另一个方面中，本发明的特征是一种用于延长等离子弧焰炬的寿命的方法。提供一个焰炬本体，该焰炬本体包含等离子气流路径，用于引导等离子气体使其穿过涡流环流到等离子室，在等离子室中形成等离子弧。还提供一个喷嘴，该喷嘴是相对于焰炬本体的远端处的电极安装的，以限定等离子室。该喷嘴包含基本上中空的长型本体，该本体能够接收电极。该喷嘴本体限定纵轴，并且沿着该轴线从喷嘴本体的第一末端至喷嘴本体的第二末端具有长度。等离子出口孔口安置在喷嘴本体的第一末端处。喷嘴本体从第一末端至第二末端的长度大于大约2英寸。等离子弧焰炬在至少大约15安培的安培水平下操作。基本上所有冷却气体都从焰炬本体的远端流出。

[0025] 在一些实施例中，该喷嘴还包含在本体的第一末端处的端面，穿过该端面安置有等离子出口孔口，并且穿过该端面相对于等离子出口孔口安置有至少一个补充孔口。该至少一个补充孔口可以是斜切的，或者该至少一个补充孔口可以是线性的/笔直的。基本上所有冷却气体都能穿过该至少一个补充孔口离开。

[0026] 该喷嘴还可以包含至少一个孔口，该至少一个孔口是穿过喷嘴的本体安置的。该至少一个孔口可以是斜切的，或者该至少一个孔口可以是线性的/笔直的。在一些实施例中，该等离子弧焰炬是气冷的。基本上所有冷却气体都穿过该至少一个孔口离开。

[0027] 在一些实施例中，该喷嘴本体包含至少一个补充孔口，该补充孔口是穿过喷嘴的端面安置的。该喷嘴本体可以包含至少一个孔口，该至少一个孔口是穿过喷嘴的本体安置的。在一些实施例中，该喷嘴本体包含穿过喷嘴的端面安置的至少一个补充孔口，和穿过喷嘴的本体安置的至少一个孔口。

[0028] 该喷嘴还可以包含至少一个热交换元件，该热交换元件安置在喷嘴本体上，并且与冷却气体热连通。该至少一个热交换元件可以安置在喷嘴本体的外表面上。该至少一个热交换元件可以安置在喷嘴本体的内表面上。

[0029] 喷嘴的长度可以大于大约2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20英寸。在一些实施例中，喷嘴的长度大于大约2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、
11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、17.5、18.5、19.5或20.5英寸。

[0030] 喷嘴的长度与宽度的比值可以大于大约4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。在一些实施例中，喷嘴的长度与宽度的比值大于大约4.5、5.5、6.5、7.5、
8.5、9.5、10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、17.5、18.5、19.5或20.5。

[0031] 在一些实施例中，在等离子弧切割焰炬中使用本文中说明的喷嘴中的任一个。该等离子弧切割焰炬可以是手持式等离子弧切割焰炬。

[0032] 喷嘴组件的长度可以大于大约2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20英寸。在一些实施例中，喷嘴组件的长度大于大约2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、
9.5、10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、17.5、18.5、19.5或20.5英寸。

[0033] 在一些实施例中，该喷嘴组件还包含在本体的第一末端处的端面，穿过该端面安置有等离子出口孔口，并且穿过该端面或侧壁中的至少一个相对于等离子出口孔口安置有至少一个补充孔口。该至少一个补充孔口可以是斜切的。基本上所有冷却气体都能穿过该至少一个补充孔口离开。喷嘴组件内的结构可能能够可平移地接收电极。

[0034] 该喷嘴组件还可以包含至少一个热交换元件，该热交换元件安置在喷嘴本体上，并且与冷却气体热连通。该至少一个热交换元件可以安置在喷嘴本体的外表面上。该至少一个热交换元件可以安置在喷嘴本体的内表面上。

[0035] 喷嘴组件还可以包含至少一个孔口，该至少一个孔口是穿过喷嘴本体安置的。在一些实施例中，该喷嘴本体包含至少一个补充孔口，该补充孔口是穿过喷嘴的端面安置的。该喷嘴本体可以包含至少一个孔口，该至少一个孔口是穿过喷嘴的本体安置的。在一些实施例中，该喷嘴本体包含穿过喷嘴的端面安置的至少一个补充孔口，和穿过喷嘴的本体安置的至少一个孔口。

[0036] 在一些实施例中，在等离子弧切割焰炬中使用本文中说明的喷嘴组件中的任一个。该等离子弧切割焰炬可以是手持式等离子弧切割焰炬。

[0037] 电极的传热区可以大于大约1平方英寸。传热区可以在大约1平方英寸与大约3平方英寸之间。

[0038] 在一些实施例中，在等离子弧切割焰炬中使用本文中说明的电极中的任一个。该等离子弧切割焰炬可以是手持式等离子弧切割焰炬。

[0039] 在一些实施例中，喷嘴和/或电极是长型的。喷嘴可以沿着从喷嘴的第一末端和喷嘴的第二末端延伸的纵轴具有长度。从喷嘴的第一末端至第二末端的长度可以大于大约2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20英寸。在一些实施例中，喷嘴的长度大于大约2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、
17.5、18.5、19.5或20.5英寸。

[0040] 壳体可以包含转接器，该转接器能够延伸从组装后的焰炬尖端的远端至近端的距离。从组装后的焰炬尖端的远端至近端的距离可以大于大约5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20英寸。在一些实施例中，从组装后的焰炬尖端的远端到近端的距离可以大于大约2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、
17.5、18.5、19.5或20.5英寸。

[0041] 在一些实施例中，焰炬尖端还包含至少一个热交换元件，该至少一个热交换元件安置在喷嘴上，并且与冷却气体热连通。该至少一个热交换元件可以安置在喷嘴的外表面上。该至少一个热交换元件可以安置在喷嘴的内表面上。

[0042] 在另一个方面中，本发明的特征是一种用于等离子弧焰炬的喷嘴。该喷嘴包含基本上中空的长型喷嘴本体，该本体能够接收电极。该本体限定纵轴、远端、和近端。该喷嘴另外包含涡流套筒，该涡流套筒可以附接至喷嘴本体的内表面。涡流套筒配置成向被引入至喷嘴的气体施加涡流运动。该喷嘴还包含喷嘴尖端，该喷嘴尖端连接至喷嘴本体的近端。该喷嘴尖端包含喷嘴出口孔口，用于将等离子弧引入至工件。该喷嘴还包含喷嘴护罩和绝缘物，该绝缘物配置成连接喷嘴尖端与喷嘴护罩，以便使喷嘴护罩和喷嘴尖端彼此电绝缘，同时仍然在喷嘴护罩与喷嘴尖端之间传递热能。

[0043] 在一些实施例中，喷嘴本体、涡流套筒、喷嘴尖端、喷嘴护罩和绝缘物经由压配合连接。在一些实施例中，该喷嘴包括等离子弧焰炬的单个耗用性部件。在一些实施例中，喷嘴本体、涡流套筒、喷嘴尖端或喷嘴护罩中的至少一个包括传导材料。

[0044] 在一些实施例中，喷嘴本体包括铝。喷嘴本体可以沿着纵轴具有大约2.5至大约3英寸的长度，和大约0.4至大约0.5英寸的横截面宽度。

[0045] 在一些实施例中，涡流套筒可滑动地从近端附接至喷嘴本体的内表面。涡流套筒可以在台阶区处与喷嘴本体形成干涉配合，该台阶区安置在喷嘴本体的内表面上。涡流套筒可以包括铜。涡流套筒可以沿着纵轴具有大约0.11至大约0.12英寸的长度。

[0046] 在一些实施例中，喷嘴尖端包括铜。喷嘴尖端可以占喷嘴本体沿着纵轴的长度的大约1/2、1/3或1/4。喷嘴尖端可以占喷嘴沿着纵轴的长度的大约20%、30%或40%。喷嘴尖端可以沿着纵轴具有大约0.9至大约1英寸的长度，和大约0.37至大约0.4英寸的横截面宽度。

[0047] 在一些实施例中，绝缘物包括阳极化的铝或塑料中的至少一个。绝缘物可以沿着纵轴具有大约0.3至大约0.4英寸的长度，和大约0.4至大约0.5英寸的最大横截面宽度。

[0048] 在一些实施例中，喷嘴护罩包括铜。喷嘴护罩可以沿着纵轴具有大约0.25至大约0.35英寸的长度，和大约0.4至大约0.5英寸的最大横截面宽度。

[0049] 根据另一个方面，提供一种等离子弧焰炬组件，该等离子弧焰炬组件包含电极、复合喷嘴和固定帽。该复合喷嘴配置成基本上围绕电极。该复合喷嘴包括喷嘴本体、涡流套筒、喷嘴尖端、喷嘴护罩和绝缘物，这些部件通过压配合互连起来。该固定帽配置成基本上围绕复合喷嘴，以便将复合喷嘴保持在等离子弧焰炬组件中。

[0050] 在一些实施例中，涡流套筒包括至少一个涡流孔，该涡流孔配置成向等离子弧焰炬组件中的气体引入涡流。

[0051] 在一些实施例中，该喷嘴尖端包含排放孔，该排放孔经由固定帽将喷嘴的内部流体地连接至周围环境。排放孔配置成将第一气流从喷嘴的内部引导至周围环境，以执行冷却喷嘴、冷却喷嘴护罩、向等离子弧提供稳定性或去除残渣中的至少一种功能。喷嘴尖端还可以包含排放通道，该排放通道将喷嘴的内部流体地连接至喷嘴护罩。排放通道配置成将第二气流从喷嘴的内部引导至喷嘴护罩用作屏蔽气体。在一些实施例中，第一气流或第二气流中的至少一个使气体在喷嘴尖端中的涡流运动变缓。

[0052] 在一些实施例中，等离子弧焰炬组件还可以包括涡流环，涡流环联接至电极的远端，基本上围绕电极的外表面。

[0053] 在一些实施例中，固定帽限定纵轴，并且沿着该纵轴从固定帽的远端至近端具有长度，长度是大约4.5至大约5.5英寸，远端的第一宽度大约是1英寸，并且近端的第二宽度大约是0.5英寸。第一宽度可以限定远端的最宽横截面宽度，并且长度与第一宽度的比值可以大于3或4。第二宽度可以限定近端的横截面宽度，并且长度与第二宽度的比值可以大于5、6、7、8或9。

[0054] 根据另一个方面，提供一种用于形成等离子弧焰炬组件的方法。该方法包含将涡流环附接至电极以形成第一部分，其中涡流环基本上围绕电极的外表面。该方法还包含将第一部分插入至复合喷嘴中以形成第二部分。该复合喷嘴包括喷嘴本体、涡流套筒、喷嘴尖端、喷嘴护罩和绝缘物，这些部件通过压配合互连起来。该方法还包含将第二部分插入至固定帽中，以形成等离子弧焰炬组件。该固定帽配置成基本上围绕第二部分，以便将第二部分保持在等离子弧焰炬组件中。

[0055] 在一些实施例中，该方法还包括将涡流套筒从喷嘴本体的近端滑动至喷嘴本体中，以便在涡流套筒与喷嘴本体的内表面的台阶区之间形成干涉配合。

[0056] 在一些方面中，本文中说明的用于将耗用性部件连接至等离子焰炬的系统和方法可以帮助使等离子弧焰炬让使用者更容易使用或者对使用者更有效。例如，虽然大部分等离子弧焰炬的基本操作都是相同的，但是用于操作等离子弧焰炬的耗材可以广泛地变化。而且，现在在更复杂的环境中使用焰炬（例如，手持式焰炬、机械化焰炬、机械臂焰炬等等），包含工件的一些部分难以接入的环境。本文中说明的系统和方法可以用于制造更能适应不同应用的等离子焰炬。

[0057] 具体来说，本文中说明的系统和方法（诸如利用能够相对于等离子焰炬灵活地定位耗材的耗材安装设备的系统和方法）可以帮助使耗材更容易接入有待切割或有待接受其他处理的受到阻挡或者难以到达的区域。也就是说，大部分手持式等离子切割焰炬设有焰炬头，焰炬头相对于手柄固定在大约90°与大约115°之间的角度处。虽然这种配置非常适合于许多切割应用，但是对于在紧小的区域中（例如，在窄小角落中，在机器部件之间，在凹穴中等等）执行切割或对于许多刨削应用并不是理想的配置。虽然设有触发器的笔直焰炬可能容易制造，但是这样的焰炬将限于这些相对少见的应用。

[0058] 本文中说明的挠性的、并且在一些情况下相对长的耗材安装设备（或焰炬内设有挠性的长的部分的焰炬）可以提供可移动臂，该可移动臂可以用于定位耗材，以便到达受到阻挡或者接入受限的区域，诸如在角落周围，或者穿过弯曲的区域。

[0059] 另外，这些挠性焰炬设备还可以用于机械化切割（例如，机械臂切割）。例如，挠性焰炬设备不是使用斜切头，而是可以简单地以期望的取向弯成角度（例如，用手，或者用机器辅助），并且可以执行切割。挠性焰炬设备还可以用于在机器切割时执行有高接入要求的切割，诸如在处理结构钢或切割成形的原材料的时候。

[0060] 在一个方面中，说明一种用于等离子弧切割系统的等离子焰炬延伸器。等离子焰炬延伸器包含长型的基本上电介质的本体，该本体包含第一末端和第二末端。该长型的基本上电介质的本体包含挠性区部，该挠性区部适配成能跨多个取向设定形态。等离子焰炬延伸器还包含：第一连接件，其在长型的基本上电介质的本体的第一末端处，适配成与耗材组相配；第二连接件，其在长型的基本上电介质的本体的第二末端处，适配成与焰炬座相配；以及耗材检测介质，其适配成传达耗材组的存在。耗材检测介质可以安置在长型的基本上电介质的本体内，并且在长型的基本上电介质的本体的第一末端与第二末端之间延伸。

[0061] 根据另一个方面，用于等离子弧切割系统的等离子焰炬延伸器包含长型的基本上电介质的本体，该本体具有第一末端和第二末端。长型的基本上电介质的本体的第一末端配置成与耗材组相配，而长型的基本上电介质的本体的第二末端配置成与焰炬手柄相配。等离子焰炬延伸器还可以包含传输介质，用于传达表示耗材组的存在的信息。传输介质可以相对于长型本体安置，使得传输介质在长型本体的第一末端与第二末端之间提供传输路径。

[0062] 在又另一个方面中，一种等离子弧切割系统包含等离子弧焰炬，该等离子弧焰炬包含焰炬座和连接至焰炬座的焰炬延伸构件。该延伸构件具有第一末端和第二末端，并且包括挠性区部。延伸构件的挠性区部配置成能跨一角度范围设定形态。该等离子弧切割系统还包含：第一连接件，其在延伸构件的第一末端处，布置成与焰炬尖端相配，焰炬尖端包含电极和喷嘴；第二连接件，在第二末端处，用于与焰炬座相配；以及传输介质，用于传达表示焰炬尖端的存在的信息。该传输介质可以安置在焰炬延伸构件内，使得传输介质在第一末端与第二末端之间延伸。

[0063] 在其他示例中，上述方面中的任一个或本文中说明的任何装置或方法可以包含下面的特征中的一个或多个。

[0064] 挠性区部在设定形态时所跨的多个取向可以包含到5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度角中的至少一个的至少一个移动。

[0065] 该长型的基本上电介质的本体的挠性区部可以布置成使得该挠性区部能够被操控，以相对于该长型的基本上电介质的本体的第二末端以复合角定位该长型的基本上电介质的本体的第一末端。该长型的基本上电介质的本体的挠性区部可以配置成使得该挠性区部能够被操控，以相对于该长型的基本上电介质的本体的第二末端跨越从0度到360度的角度范围定位该长型的基本上电介质的本体的第一末端。

[0066] 在本体被使用者操控以呈现期望的形态之后，该长型的基本上电介质的本体的第一末端可以相对于该长型的基本上电介质的本体的第二末端保持固定。该长型的基本上电介质的本体的第二末端可以与等离子弧焰炬的机械化的焰炬本体或手柄相配。该长型的基本上电介质的本体可以包含气体通道或电导体中的至少一个，气体通道用于向等离子弧焰炬提供等离子气体，而电导体用于向等离子弧焰炬提供切割电流。

[0067] 耗材检测介质可以适配成根据转换从长型的基本上电介质的本体的第一末端接收的机械信号、气动信号或电信号中的至少一个来检测耗材组的存在。用于传达耗材组的存在的耗材检测介质可以包含耗材传感器，耗材传感器检测耗材组的存在。耗材传感器可以包含机械传感器、气动传感器或电传感器中的至少一个。

[0068] 等离子焰炬延伸器可以包含传输介质，该传输介质将耗材传感器的功能性从长型的基本上电介质的本体的第一末端重新定位至位于长型的基本上电介质的本体的第二末端处的焰炬传感器。

[0069] 每个导管可以是总体上纵向的圆柱形本体。每个导管的纵轴可以布置成能相对于邻近导管的纵轴围绕连接点移动成多个预定取向。这多个预定取向可以包含到5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度角中的至少一个的至少一个移动。

[0070] 每个导管的至少一个末端可以包含运动限制器，该运动限制器限制导管相对于与其邻近导管的连接点的移动。运动限制器可以布置成允许导管相对于连接点移动到预定范围的移动。运动限制器可以布置成，根据限制长型的基本上电介质的本体的挠性区部中包含的导管的移动，来限制长型的基本上电介质的本体的第一末端相对于长型的基本上电介质的本体的第二末端的枢转。

[0071] 这多个串联连接的导管可以基本上位于长型的基本上电介质的本体内部。长型的基本上电介质的本体的挠性区部可以至少6英寸长。挠性区部可以设定形态而形成复合角。可以通过使串联连接的导管相对于其连接点移动以进行多个预定移动而获得该复合角。挠性区部的串联连接的导管可以通过至少三个连接点连接起来。

[0072] 长型的基本上电介质的本体的挠性区部可以在长型的基本上电介质的本体的第一末端与第二末端之间跨越一取向范围移动，包含从0度跨到180度的至少一个移动。这多个串联连接的导管可以包含气体通道或电导体中的至少一个，气体通道用于向等离子弧焰炬提供等离子气体，电导体用于向等离子弧焰炬提供切割电流，切割电流穿过这多个串联连接的导管。在使用者定位了长型的基本上电介质的本体之后，长型的基本上电介质的本体的第一末端可以相对于长型的基本上电介质的本体的第二末端保持不动。

[0073] 该长型的基本上电介质的本体可以布置成使长型的基本上电介质的本体的第一末端与长型的基本上电介质的本体的第二末端电绝缘。

[0074] 长型的基本上电介质的本体的第二末端进一步布置成连接至相机或孔探仪中的至少一个，该相机或孔探仪安置在长型的基本上挠性的本体近侧。

[0075] 用于传达表示耗材组的存在的信息的传输介质可以包含耗材传感器，耗材传感器检测耗材组的存在。耗材传感器可以包含机械传感器、气动传感器或电传感器中的至少一个。传输介质可以将耗材传感器的功能性从长型的基本上电介质的本体的第一末端重新定位至位于长型的基本上电介质的本体的第二末端处的焰炬传感器。

[0076] 焰炬延伸构件的挠性区部可以布置成使得该挠性区部可以被操控以相对于焰炬延伸构件的第二末端以预定角度范围定位焰炬延伸构件的第一末端。

[0077] 用于传达表示焰炬尖端的存在的信息的传输介质可以与检测焰炬尖端的存在的焰炬尖端传感器联接。焰炬尖端传感器可以包含机械传感器、气动传感器或电传感器中的至少一个。用于传达表示焰炬尖端的存在的信息的传输介质可以将焰炬尖端传感器的功能性从焰炬延伸构件的第一末端重新定位至位于焰炬延伸构件的第二末端处的焰炬传感器。

[0078] 焰炬延伸构件的第二末端可以连接至等离子弧焰炬的机械化的焰炬本体或手柄。延伸构件可以包含气体通道或电导体中的至少一个，气体通道用于向等离子弧焰炬提供等离子气体，而电导体用于向等离子弧焰炬提供切割电流。

附图说明

[0079] 通过参照下面配合附图进行的说明，可以更好地理解上文说明的本发明的优点以及其他优点。图未必是按比例的，重点总体上是图解说明本发明的原理。

[0080] 图1是等离子弧焰炬尖端的横截面图。

[0081] 图2是根据本发明的说明性实施例的喷嘴的横截面图。

[0082] 图3是根据本发明的说明性实施例的电极的透视图。

[0083] 图4是根据本发明的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图，该焰炬尖端包含喷嘴、电极和涡流环。

[0084] 图5是根据本发明的说明性实施例的喷嘴的透视图。

[0085] 图6是根据本发明的说明性实施例的喷嘴组件的横截面图。

[0086] 图7是根据本发明的说明性实施例的用于延伸等离子弧焰炬的等离子弧焰炬转接器的侧视图。

[0087] 图8是根据本发明的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图。

[0088] 图9是根据本发明的说明性实施例的焰炬尖端的图解说明。

[0089] 图10是示出根据本发明的说明性实施例的焰炬本体温度对时间的曲线图。

[0090] 图11是示出根据本发明的说明性实施例的阴极温度对时间的曲线图。

[0091] 图12是根据本发明的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图，其示出了气流。

[0092] 图13是根据本发明的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图，其示出了喷嘴和电极的直径和长度。

[0093] 图14是根据本发明的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图。

[0094] 图15是根据本发明的说明性实施例的焰炬尖端的横截面图。

[0095] 图16示出了示例性耗用性复合喷嘴，该复合喷嘴结合了至少五个不同的焰炬部件。

[0096] 图17示出了图16的复合喷嘴的喷嘴本体的实施例。

[0097] 图18示出了图16的复合喷嘴的涡流套筒的实施例。

[0098] 图19示出了图16的复合喷嘴的喷嘴尖端的实施例。

[0099] 图20示出了喷嘴尖端的另一个实施例。

[0100] 图21示出了图16的复合喷嘴的绝缘物的实施例。

[0101] 图22示出了图16的复合喷嘴的喷嘴护罩的实施例。

[0102] 图23示出了示例性等离子弧焰炬组件，其包含图16的复合喷嘴。

[0103] 图24示出了穿过图23的等离子弧焰炬组件的示例性气流样式。

[0104] 图25示出了另一个示例性等离子弧焰炬组件的耗用性零件的分解图。

[0105] 图26示出了图25的固定帽的示例性视图。

[0106] 图27是设有延伸器构件的等离子弧焰炬的侧视图。

[0107] 图28是设有延伸器构件的部分拆开的等离子弧焰炬的透视图。

[0108] 图29A是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有笔直配置的延伸器构件。

[0109] 图29B是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有弯曲配置的延伸器构件。

[0110] 图29C、图29D、图29E、图29F、图29G、图29H和图29I是设有各种示例配置的延伸器构件的等离子弧焰炬的示意性侧视图。

[0111] 图30A、图30B、图30C、图30D和图30E图解说明设有延伸器的示例等离子弧焰炬，该延伸器带有挠性区，挠性区相对于焰炬的手柄区定位耗用性部件。

[0112] 图31A是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有笔直配置的延伸器构件。

[0113] 图31B是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有弯曲配置的延伸器构件。

[0114] 图32A是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有笔直配置的延伸器构件。

[0115] 图32B图解说明等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有弯曲配置的延伸器构件。

[0116] 图32C图解说明等离子弧焰炬的示意性横截面，该等离子弧焰炬设有弯曲配置的延伸器构件。

[0117] 图33是可以与本文中说明的实施例一起使用的阴极喷嘴的示意图。

具体实施方式

[0118] 图1示出了等离子弧焰炬100的横截面图。等离子焰炬尖端由多种不同的耗材构成，例如，电极105、喷嘴110、固定帽115、涡流环117或护罩125。喷嘴110设有安装在焰炬本体内的中央出口孔口。焰炬和焰炬尖端可以包含电连接、冷却用的通路、和弧控制流体（例如，等离子气体）用的通路。护罩125可以用于防止熔化的喷溅物损害焰炬的其他部件，例如电极105、喷嘴110、固定帽115或涡流环120。电极105可以包含热交换器120，位于电极105的近端127。

[0119] 能够伸到难以接入的区域（例如，沟道或角落）中的等离子弧焰炬可以具有这样的耗材：这些耗材是长型的，以提供接入这些类型的位置所必需的附加接触范围。这些长度较长的耗材（例如，“尖头的”耗材）还可以增加使用等离子弧焰炬的操作人员的能见度。能见度这样增加，让操作人员能看到正在制造的切口，因为焰炬手柄离切口较远，这样会为操作人员查看切口清除障碍。

[0120] 然而，设有较长的耗材，可能导致等离子弧焰炬冷却不足，而且导致耗用性零件过热并熔化。过热可能至少部分地是因为现有的冷却技术所利用的热交换器是在电极的后端，远离插头。当耗材延伸时，这个热交换器被移动，离热源（例如，电极的插头）更远。冷却机构离热源越远，冷却效率就变得越低。结果是，延伸的耗材会过热且提早熔化。当在大约
15安培以上的电流或者更尤其是在大约60安培以上的电流操作等离子弧焰炬时，这个过热现象尤其明显。当等离子弧焰炬完全靠气体冷却（例如，靠空气冷却）时，过热现象也尤其明显。

[0121] 在一些实施例中，耗材（例如，喷嘴、电极、固定帽、护罩、和/或涡流环）长于大约2英寸。图2示出了喷嘴200的横截面图。喷嘴200包含本体205，本体205基本上是中空的，具有第一末端206和第二末端207。中空的喷嘴本体205能够接收电极（例如，图1的电极105）。等离子出口孔口208穿过本体205的第一末端206处的端面209安置。

[0122] 喷嘴本体205限定纵轴210。喷嘴本体205沿着纵轴210从喷嘴本体205的第一末端206到第二末端207具有长度L。喷嘴本体的第一末端206具有宽度W。喷嘴本体205的长度L与喷嘴本体205的宽度W的比值大于大约3。

[0123] 例如，要使L/W的比值大于大约3，喷嘴本体205的长度可以是大约3.5英寸，而喷嘴本体的宽度可以是大约0.5英寸。这样得到的L/W的比值等于3.5英寸/0.5英寸，或L/W的比值为7。

[0124] 在一些实施例中，喷嘴的长度可以大于大约2英寸。喷嘴的长度可以大于大约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20英寸。在一些实施例中，喷嘴的长度大于大约2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、17.5、
18.5、19.5或20.5英寸。虽然本文中为喷嘴的长度和/或宽度列出了具体的数值，但是本领域的普通技术人员将容易认识到，可以使用其他长度和宽度，而并不背离本发明的范围。例如，喷嘴可以具有大于大约21英寸的长度，而并不背离本发明的范围。

[0125] 喷嘴的长度与宽度的比值可以大于大约4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。在一些实施例中，喷嘴的长度与宽度的比值大于大约4.5、5.5、6.5、7.5、
8.5、9.5、10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、17.5、18.5、19.5或20.5。虽然本文中列出了L/W的具体比值，但是本领域的普通技术人员将容易认识到可以使用其他长度和宽度，而并不背离本发明的范围。例如，喷嘴可以具有大于大约21英寸的比值，而并不背离本发明的范围。

[0126] 类似地，电极（例如，图1的电极105）可以设计成使得等离子弧焰炬能够伸到难以接入的区域。要实现具有高接入力和高能见度特征的焰炬堆叠，电极的正确设计是一项关键要求。可靠的高接入力和高能见度的焰炬要求电极有正确的比值和公差。图3示出了电极300，电极300设有长型本体305，长型本体305能够达到本文中提及的高接入力和高能见度要求。电极本体305具有第一末端307和第二末端308。电极本体305还在第一末端307中限定了一个钻孔310，用于接收插头（例如，铪）。该电极具有从第一末端307延伸的第一本体部分
315，和延伸到第二末端308的第二本体部分320。第一本体部分315和第二本体部分320分别可以形成为一体式组件，例如，由单块金属（诸如铜）形成。

[0127] 虽然使耗材长型（例如，使图2的喷嘴200和/或图3的电极300长型）能够扩展等离子弧焰炬的触及范围、能见度、和尖度，但是在使用现有技术的冷却技术时，由于过热的缘故，耗材的寿命严重缩短。现有技术的冷却技术通常在电极的与铪插头相反的末端上提供一个热交换器。冷却流体在热交换器的位置执行其大部分冷却功能。然而，当铪插头（例如，产生大量热量的位置）时，位置与插头有一段距离的热交换器不足以实现冷却用途。

[0128] 例如，参照图1，使电极105长型，会使得铪插头130离热交换器120更远。热交换器120配置成在与冷却流体连通时从电极和其他耗材上去除热，这样的热交换器120不能够再从电极105的远端135上有效地去除充分的热，从而导致耗用性零件过热和熔化。当在大约
15安培以上的电流或者更尤其是在大约60安培以上的电流操作等离子弧焰炬时，这个过热现象尤其明显。当等离子弧焰炬完全靠气体冷却（例如，靠空气冷却）时，过热现象也尤其明显。在一些实施例中，通过各种比值的氧气和/或氮气来冷却焰炬。

[0129] 为了补偿对耗材的低效的冷却，可以将耗材和冷却路径设计成使得基本上所有冷却都发生在焰炬尖端的前端处，在电极的插头附近。例如，冷却气体可以在电极与喷嘴之间流动，穿过涡流环且流经等离子室，并且流出喷嘴的端面。这个气体的一小部分可以作为涡流切割气体被携带到喷嘴孔口。通过用这种方式执行冷却，可以大幅延长从喷嘴尖端到焰炬的距离。长的耗材与前向流冷却的这个组合，可以得到本文中说明的优点，且无损于耗材寿命。

[0130] 在一些实施例中，基本上所有冷却气体（例如，大部分冷却气体，大于75%的冷却气体、大于大约80%的冷却气体、大于大约95%的冷却气体或大约99%的冷却气体）穿过等离子弧焰炬的正面或尖端流出，而几乎不允许冷却气体流回到焰炬中（然而，充气室中的压力仍然能够将这个电极后喷到切割位置）。这个新的“前向流”冷却设计在产生等离子弧焰炬的大部分热的位置（例如，在电极的插头处）冷却耗材。因此，本发明的电极不要求如图1所示位于电极的近端处的热交换器。

[0131] 该电极（例如，图3的电极300）可以设有实心底座，该实心底座设有内孔，用以减少电极内的温度传导。电极与冷却气体之间形成大的温差，从而在电极头处将热驱动到冷却气体中。这会剧烈地减少到电极本体中的热流，从而延长电极和其他耗材的寿命。另外，对于任何给定的气流，等离子弧焰炬都能够在较低温度下操作，并且不再需要非常高的气流就能充分地冷却耗材。而且，由于耗材的冷却程度剧烈增加，所以能够实现更高的操作电流（例如，大于150安培）。

[0132] 前向流冷却设计还允许在切割工件时焰炬本体和手柄基本上不会变热。在冷却过程中，等离子弧焰炬在电极头附近在插头处产生的热向前移动，而不是向后朝焰炬本体和手柄移动。这样不但能使冷却效率更高，而且还能增加操作人员的安全，因为操作人员最有可能接触到等离子弧焰炬的位置（例如，手柄和焰炬本体）不像现有技术的等离子弧焰炬那样烫。另外，等离子弧焰炬的手柄可以更小，因为手柄必需吸收的热不像现有技术的等离子弧焰炬中那么多。而且，制造耗材所用的铜可以更少，因为冷却效率变高了。例如，制造电极的最靠近手柄的后端所用的铜可以比现有技术的电极少，因为在冷却过程中，等离子弧焰炬在电极头附近在插头上产生的热向前移动，而不是向后朝焰炬本体和手柄移动。因此，制造耗材所用的铜可以更少，而且耗材的成本比现有技术的耗材低。

[0133] 另外，本发明的延长的耗材还有前向流设计，减少了对于非常高的气流的需要。使用这种新的前向流设计，使用的气体比现有技术的耗材设计先前必需的更少，却能从电极头去除相同的热量。这部分地是因为冷却气体是在单个方向上移动（向前，或朝电极插头），而不是在向前和向后两个方向上流动以冷却耗材。

[0134] 图4示出了在高电流下操作并且完全靠气体冷却的等离子弧焰炬中可以使用的焰炬尖端400，焰炬尖端400设有长型耗材，包含喷嘴405、电极410、和涡流环415。喷嘴405具有端面420，等离子出口孔口425穿过端面420安置。端面420还可以设有至少一个补充孔口
427，补充孔口427是相对于等离子出口孔口425安置的。补充孔口427的位置可以超出电极
410的端面430。

[0135] 补充孔口427可以是斜切的，或者补充孔口427可以是笔直的或线性的。斜切的补充孔口能够向从喷嘴流出的冷却气体提供涡流部件，以将冷却气体从切割区引导开来。图5示出了喷嘴500，喷嘴500设有斜切的或成角度的补充孔口505。如图5所示，补充孔口505是相对于等离子出口孔口510安置的。当焰炬正在操作时，穿过等离子出口孔口510从等离子弧焰炬中发出等离子弧。冷却气体能够穿过补充孔口505流出，以便在耗材组的尖端处提供冷却。在一些实施例中，基本上所有冷却气体（例如，大于大约95%的冷却气体）穿过补充孔口505流出。

[0136] 往回参照图4，喷嘴405的本体可以设有至少一个孔口435，穿过喷嘴405的本体安置。喷嘴405可以设有补充孔口427或孔口435。在一些实施例中，喷嘴405设有补充孔口427和孔口435两者。孔口435可以是斜切的/成角度的或笔直的/线性的。

[0137] 基本上所有冷却气体都可以用于冷却等离子弧切割焰炬的尖端处的耗材，并且基本上所有冷却气体都可以穿过补充孔口427和/或孔口435流出。以此方式，所有冷却气体都顺着电极外部和/或喷嘴外部流动，以便在产生等离子弧焰炬中的大部分热的位点（例如，在电极的插头上，或电极的插头附近）冷却耗材。这个前向流的方法使得等离子弧焰炬完全靠气体冷却，并且能够在大于15安培（或大于45安培或大于60安培或大于90安培或大于150安培）的电流下操作，而且耗材不会过早出故障。

[0138] 补充孔口427和孔口435的尺寸可以经过设计，使得基本上所有冷却气体都流经补充孔口427和/或孔口435。

[0139] 为了进一步冷却耗材，可以在喷嘴本体上安置热交换元件437。热交换元件437可以是凸块、沟槽、槽道、纹理、突起、凸起和/或鳍片。热交换元件437与冷却气体热连通，而且提供附加的表面积，以增加传热系数和传热速度。在一些实施例中，如图4所示，热交换元件437安置在喷嘴405的外表面438上。在一些实施例中，热交换元件437安置在喷嘴405的内表面439上。热交换元件437可以安置在喷嘴405的外表面438和内表面439两者上。

[0140] 在一些实施例中，喷嘴可以包含一体成形的结构，从而形成图6的喷嘴组件600。喷嘴组件600可以包含基本上中空的长型本体605。长型本体605限定纵轴610。组件本体605沿着该轴线从本体605的第一末端612到第二末端613仅具有长度L。喷嘴组件600设有等离子出口孔口615，安置在本体605的第一末端612处。

[0141] 喷嘴组件包含结构620，结构620与喷嘴本体605一体成形。在一些实施例中，结构620是可以从喷嘴本体605上移除的。结构620可以是（例如）一个涡流环，该涡流环能够控制冷却气流的取向。结构620配置成可平移地接收电极，从而可以使用后喷焰炬技术。例如，结构620的内表面可以是轴承表面，该轴承表面可以允许电极在结构620内滑动。结构620包含本体625，本体625设有斜切的气体端口630，用以在等离子弧切割焰炬操作过程中提供涡流等离子气体。

[0142] 结构620可以嵌入在喷嘴本体605中，使得结构620是不可移除的。喷嘴本体605的内径可以与结构620的外径基本上相同。结构620可以用于使电极的钻孔与等离子出口孔口615对齐。结构620的尺寸可以设计成使得当电极安置在喷嘴的中空本体内时，电极的钻孔与等离子出口孔口轴向地对齐。例如，电极的外径与结构620的内径基本上相同，因而使电极钻孔与等离子出口孔口对齐。

[0143] 当在等离子弧焰炬里面使用长的尖形耗材时，结构620的对齐特征尤其有用。因为耗材的长度的缘故，电极可能相对于纵轴610倾斜或者形成角度。当电极的对齐发生在焰炬尖端的后端或近端时，电极在喷嘴内的这个倾斜或形成角度的现象尤其明显。当电极钻孔和喷嘴的等离子出口孔口未对齐时，可能发生双弧现象或者焰炬性能不良的情况。

[0144] 为了确保电极钻孔与等离子出口孔口正确地对齐，可以使用图6的结构620来对齐电极与喷嘴。如图6所示，在喷嘴/电极的尖端附近发生对齐，从而确保电极与喷嘴对齐。而且，电极与喷嘴在焰炬的尖端处对齐，会使得电极沿着喷嘴的纵轴610对齐，因而减少或消除电极的任何倾斜或形成角度的现象。

[0145] 除了结构620的对齐特征之外，结构620还使电极与喷嘴隔离。例如，该结构使电极与喷嘴电隔离。结构620可以是（例如）非导电性的（例如，由非导电性材料制成），以便使电极与喷嘴电隔离。

[0146] 在一些实施例中，喷嘴组件的长度可以大于大约2英寸。喷嘴组件的长度可以大于大约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20英寸。在一些实施例中，喷嘴组件的长度大于大约2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、17.5、18.5、19.5或20.5英寸。虽然本文中为喷嘴的长度和/或宽度列出了具体的数值，但是本领域的普通技术人员将容易认识到，可以使用其他长度和宽度，而并不背离本发明的范围。例如，喷嘴组件可以具有大于大约21英寸的长度，而并不背离本发明的范围。

[0147] 喷嘴组件可以具有至少大约2的比值或L/W。喷嘴组件的长度与宽度的比值可以大于大约4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。在一些实施例中，喷嘴组件的长度与宽度的比值大于大约4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、17.5、18.5、19.5或20.5。虽然本文中列出了具体的L/W比值，但是本领域的普通技术人员将容易认识到可以使用其他长度和宽度，而并不背离本发明的范围。例如，喷嘴组件可以具有大于大约21英寸的比值，而并不背离本发明的范围。

[0148] 类似于图4的喷嘴405，喷嘴组件600可以设有至少一个补充孔口（未示出），该补充孔口是穿过喷嘴组件600的端面635或侧壁640中的至少一个相对于等离子出口孔口615安置的。补充孔口可以是斜切的，并且基本上所有冷却气体都能穿过该至少一个补充孔口（位于喷嘴的端面和/或侧壁中）流出。

[0149] 喷嘴组件600可以设有至少一个热交换元件（未示出），该至少一个热交换元件安置在喷嘴本体605上，并且与冷却气体热连通。热交换元件可以安置在喷嘴本体605的外表面和/或内表面上。

[0150] 参照图3，电极300可以包含传热区Z，传热区Z是在电极本体305的第一末端307处相对于第一本体部分315定位的。传热区Z可以是电极300的外表面的一个区域，热从该区域由电极传递到冷却气体。该区域或传热区Z可以包含任何可以安置在电极300的外表面上的热交换元件（例如，类似于相对于喷嘴说明的热交换元件）的一个区域。在等离子弧焰炬操作（例如，在大于大约15安培的电流下）过程中，传热区Z与冷却气体热连通，并且配置成从传热区Z去除在等离子焰炬操作过程中产生的大部分热。所去除的具体的热量可能取决于等离子弧焰炬的具体操作参数。例如，在大约15安培的电流下操作的焰炬必需从传热区去除的热将比在大约60安培的电流下操作的焰炬少。这是因为在较高电流下操作的焰炬所产生的热比在较低电流下操作的焰炬多。从传热区去除的热量应当足以防止耗材过早出故障（例如，熔化）。本领域的技术人员将容易明白必需从传热区去除以防耗材过早出故障的热量。

[0151] 传热区Z可以大于大约1平方英寸。在一些实施例中，传热区Z可以在大约1平方英寸与大约3平方英寸之间。例如，传热区Z可以是1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8或2.9平方英寸。虽然本文中为电极的传热区列出了具体的数值，但是本领域的普通技术人员将容易认识到，可以使用其他面积，而并不背离本发明的范围。例如，电极可以具有大于大约3平方英寸或大于大约3.5英寸的传热区，而并不背离本发明的范围。在一些实施例中，传热区小于大约1平方英寸，例如，传热区可以是大约
0.75或0.5平方英寸。

[0152] 图7示出了等离子弧焰炬系统700，包含相对于耗材组707安置的壳体705，耗材组707包含等离子弧焰炬710的喷嘴（未示出）和电极（未示出）。壳体705和耗材组707形成组装后的焰炬尖端，组装后的焰炬尖端具有远端708和近端709。焰炬尖端的近端709配置成联接至焰炬尖端座715。例如，焰炬尖端的近端709能够经由螺纹联接至焰炬尖端座715。

[0153] 焰炬尖端/耗材组707的喷嘴可以是本文中说明的喷嘴实施例中的任一个。焰炬尖端/耗材组707的电极可以是本文中说明的电极实施例中的任一个。

[0154] 在一些实施例中，如图7所示，壳体705是转接器或延伸器，其可以与现有技术耗材707一起使用，以便延伸焰炬尖端以伸到难以接入的区域。例如，壳体705可以在从组装后的焰炬尖端的远端708到近端709的距离上延伸。在其他实施例中，如图8所示，使用长型耗材并且使用壳体805来调节耗材。

[0155] 图8示出了手持式等离子弧焰炬用的焰炬尖端800，其包含基本上中空的喷嘴810、相对于喷嘴安置的电极815、和相对于喷嘴810和电极815安置的壳体805。喷嘴810、电极815、和壳体805形成组装后的焰炬尖端，组装后的焰炬尖端具有远端820和近端825。近端
825配置成联接至等离子弧焰炬（未示出）的焰炬尖端座（未示出）。

[0156] 如图8所示，喷嘴810和/或电极815可以是长型的。喷嘴810可以是本文中说明的任何喷嘴实施例。电极815可以是本文中说明的任何电极实施例。电极815可以设计成使得电极815的近端825处没有热交换器。由于电极815的近端825处未设有热交换器，进一步增加了电极815的尖度。

[0157] 图7或图8中的任一图的组装后的焰炬尖端的从远端到近端的距离D可以大于大约5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20英寸。在一些实施例中，图7或图8中的任一图的组装后的焰炬尖端的从远端到近端的距离D大于大约4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、
10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、17.5、18.5、19.5或20.5英寸。虽然本文中为从组装后的焰炬尖端的远端到近端的距离列出了具体的数值，但是本领域的普通技术人员将容易认识到，可以使用其他长度，而并不背离本发明的范围。例如，焰炬尖端可以具有大于大约21英寸的长度，而并不背离本发明的范围。

[0158] 在一些实施例中，图7或图8中的任一图的组装后的焰炬尖端的长度D与组装后的焰炬尖端的宽度W的比值可以大于大约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。图7或图8中的任一图的组装后的焰炬尖端的长度D与组装后的焰炬尖端的宽度W的比值可以大于大约4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、11.5、12.5、13.5、14.5、15.5、16.5、
17.5、18.5、19.5或20.5。虽然本文中为该比值列出了具体的数值，但是本领域的普通技术人员将容易认识到，可以使用其他比值，而并不背离本发明的范围。例如，焰炬尖端可以具有大于大约21英寸的比值，而并不背离本发明的范围。

[0159] 除了喷嘴810和电极815长型之外，固定帽830也可以延伸以适应延伸的喷嘴810和电极815。固定帽830的附加长度能够保护耗材和/或操作人员。与使用现有技术的耗材时相比，耗材较长，让操作人员的身体能离等离子弧更远，从而使得操作人员更加安全。固定帽830还可以允许为耗材屏蔽冷却流，因为固定帽830的内表面可以用作气体通道的一部分，使气体顺护罩流动。固定帽可以具有塑料护套，塑料护套在喷嘴的几乎整个长度上延伸。在固定帽的封端末端（例如，在电极头附近并且最靠近等离子弧焰炬操作时的发热位置的那个末端）处，可以添加一个阳极化的铝头，以便实现热保护。然后，可以使固定帽的整个外表面从电极和喷嘴电浮动。

[0160] 图9示出了焰炬尖端900。焰炬尖端900包含延伸/长型的电极、喷嘴、和固定帽。这些延伸的耗材增加了焰炬尖端900的长度。例如，延伸的耗材能够使标准的现有技术耗材增加大约2.5英寸。因此，从焰炬尖端900的近端905到远端910的距离D可以是大约4.75英寸。焰炬尖端900的宽度W可以是大约0.56英寸。外径W较小，可以允许焰炬尖端伸到紧小的空间中。焰炬尖端900的距离D与宽度W的比值（4.75/0.56）大约是8.48。

[0161] 外径或宽度W较薄，还使得等离子弧焰炬的触及角R与现有技术的焰炬相比增加。触及角R是耗材的最宽宽度与耗材的长度形成的角，这个角是从耗材的纵轴测量到的。触及角可以小于大约20°，小于大约15°，小于大约10°，或小于大约6°。

[0162] 图10和图11是示出使用延伸的耗材用本文中说明的前向流方法如何降低了操作过程中等离子弧焰炬的温度的曲线图。例如，图10示出了在等离子弧焰炬在45安培下操作的过程中的以摄氏度为单位的焰炬温度对时间。等离子弧焰炬操作了20秒钟，然后关闭五秒钟。这个过程重复222次。大的竖直间隙表示耗材组的变化。如曲线图上所示，焰炬本体和耗材诱发的最高温度是41℃。现有技术耗材通常达到超过120℃的温度。

[0163] 图11是对于在30安培下操作的等离子弧焰炬将标准耗材的温度与跟本文中说明的前向流方法一起使用的延伸耗材比较的曲线图。标准耗材达到超过120℃的温度。延伸耗材达到的最高温度是54℃。

[0164] 提供等离子弧焰炬的这样的剧烈温度降低的耗材的前向流设计的传热可以表达为方程式1-3，其中Q是电弧引起的进入电极和喷嘴的热，A是总（电极和喷嘴）的传热表面，hAVG是电极和喷嘴的热交换表面的传热系数，T表面是热交换表面的局部表面温度，并且Tb是气体（空气）的局部球温。

[0165] Q = AhAVGΔT                             方程式1

[0166] A = A电极+ A喷嘴                           方程式2

[0167] ΔT = T表面 - Tb                           方程式3。

[0168] 图12示出了焰炬尖端，焰炬尖端包含电极1205、喷嘴1210、护罩1215、和涡流环1220。电极1205设有插头1225，例如，铪插头。喷嘴1210包含气体出口1230。冷却气体（例如，空气）1235可以在电极1205与喷嘴1210之间流动，并且屏蔽气体1240可以在喷嘴1210与护罩1215之间流动。冷却气体1235和护罩气体1240组合地冷却焰炬尖端处的耗材。

[0169] 参照图13，可以基于方程式4-7计算电极和喷嘴的作为传热面积的总面积，其中d是直径，而l是长度。

[0170] A1 = πd1l1 = A电极表面                           方程式4

[0171] A2 = πd2l2 = A喷嘴内径表面                       方程式5

[0172] A3 = πd3l3 = A喷嘴外径表面                       方程式6

[0173] A = A1 + A2 + A3                                  方程式7。

[0174] 参照图14和方程式1，在计算hAVG时应当考虑到几个因素。首先是喷嘴内径与电极之间的间隙1405的尺寸。例如，如果小喷嘴内径的直径减去电极的直径小于大喷嘴内径的直径减去电极的直径（例如，见方程式8配合图14），那么将在涡流环两端形成压降，这可能影响冷却气体的速度和压力。

[0175] (D小喷嘴内径 – D电极) < (D大喷嘴内径 – D电极)                      方程式8。

[0176] 另外，喷嘴的外径与护罩之间的间隙1410的尺寸可能影响屏蔽气体的速度和压力。热交换表面（电极1415的外表面、喷嘴1420、1425的相应内表面或外表面或护罩1430的内表面）中的任一个上的任何热交换特征件都能形成扰流，并且使边界层收缩，以增加冷却气流和/或屏蔽气流中的对流。而且，出口孔1435可能基于出口孔1435的直径和位置而影响边界层和冷却气体的扰流。在计算hAVG时，还可以考虑到冷却和屏蔽气体的重力和气体属性。

[0177] 参照图15，还可以通过方程式9来计算电弧引起的进入电极和喷嘴的热。

[0178] Q = A1h1(T电极 – T体电极) + A2h2(T喷嘴 – T体电极) + A3h3(T喷嘴 – T体护罩)     方程式9。

[0179] 虽然是相对于手持式等离子弧焰炬说明本发明的实施例，但是这些实施例同样适用于机械化焰炬。本领域的普通技术人员将容易了解，耗材和流特性的设计可以应用于手持式和机械化两种焰炬。

[0180] 可以使用本文中说明的耗材中的任一个(例如，喷嘴或电极实施例中的至少一个)和前向流冷却方法执行切割工件和延长等离子弧焰炬的寿命的方法。通过提供具有本体的等离子弧焰炬，可以执行该方法。该本体包含流路径，用于引导等离子气体穿过涡流环到达等离子室，从而形成等离子弧。可以提供本文中说明的任何一个或多个耗材实施例。例如，可以提供图2的喷嘴，可以提供图6的喷嘴组件，或者可以提供图3的电极。在一些实施例中，可以提供图2的喷嘴和图3的电极两者，或者可以提供图6的喷嘴组件和图3的电极。

[0181] 该等离子弧焰炬可以在至少大约15安培的安培水平下操作。在一些实施例中，该等离子弧焰炬在至少大约30安培、至少大约45安培、至少大约60安培、至少大约80安培、至少大约100安培、至少大约120安培、至少大约150安培或至少大约200安培的安培水平下操作。

[0182] 该方法还包含使大部分（例如，大于大约95%）冷却气流经焰炬本体的远端处的至少一个补充孔口（例如，喷嘴的补充孔口）。

[0183] 根据本发明的技术的另一个方面，可以重新设计、组合、和/或去掉几个传统的焰炬部件，以形成等离子弧切割系统的一个或多个盒装型耗材。图16示出了示例性耗用性复合喷嘴1600，其结合了至少五个不同的焰炬部件，包含喷嘴本体1602、涡流套筒1604、绝缘物1606、喷嘴尖端1608、和喷嘴护罩1610。

[0184] 在一些实施例中，将喷嘴1600的这五个部件压配合在一起以形成喷嘴1600。这样就能高效地制造和组装这些部件，经由压配合连接改进喷嘴1600的耐用性，并且便于使部件相对于彼此正确地取向。使用压配合布置，还能实现对喷嘴1600的更强的冷却。压配合布置可以提供改进的气流表面。压配合布置还可以简化部件的制造和/或组装（例如，因为实施时不需要许多特征件，而在螺纹式连接时将需要许多特征件才能实施）。由于喷嘴1600的不同部件的公差相对小和/或干涉表面相互靠近，所以压配合布置可以在这些部件之间提供改进的导热路径。压配合布置可以包含干涉配合或耳片式/互锁配合，包含台阶状特征件。压配合布置尺寸小，可以降低制造和/或材料成本。在一些实施例中，经由模制工艺而模制或形成喷嘴1600的部件中的至少一个。在一些实施例中，喷嘴1600的部件设有螺纹，以允许操作人员将其连接起来。在一些实施例中，喷嘴1600配置成等离子弧焰炬的散热器。

[0185] 图17示出了图16的复合喷嘴1600的喷嘴本体1602的实施例。喷嘴本体1602可以包括传导材料本体，诸如铜或铝。在一些实施例中，为喷嘴本体1602使用铝，可以相对于传统的材料增强冷却性能，因为与传统的材料（例如，Vespel）相比，铝的导热性较高。通过使冷气流过铝喷嘴本体1602，可以对喷嘴尖端1608和附接电极（未示出）实现明显更好的冷却。另外，由于Vespel可能比铝昂贵许多，所以将Vespel换成铝，可以降低喷嘴1600的制造成本。在一些实施例中，对于喷嘴本体1602来说，铝是比铜更好的选择，因为虽然铜的导热性比铝强，但是铜也是更昂贵的材料。因此，为了降低成本，可以仅在焰炬操作过程中受到的热量最多的区域中（诸如在喷嘴尖端1608或喷嘴护罩1610中）使用高导热性材料。因此，为喷嘴本体1602使用铝代表了成本与功能之间的理想平衡。

[0186] 如图17所示，喷嘴本体1602从近端1603（即，在组装之后，最靠近喷嘴护罩1610的末端）到与近端1603相反的远端1605限定纵轴1601。喷嘴本体1602沿着纵轴1601具有大约2.5至大约3英寸的长度（L），和大约0.4至大约0.5英寸的横截面宽度（W）。涡流套筒1604可以附接到喷嘴本体1602的内表面。例如，涡流套筒1604可以从近端1603滑动到喷嘴本体
1602中，并且在安置于喷嘴本体1602的内表面上的台阶区1616处与喷嘴本体1602形成干涉配合。如图17所示，台阶区1616可以包括三个部分：最靠近远端1605的第一部分1616a，最靠近近端1603的第三部分1616c，和在第一部分1616a与第三部分1616c之间的第二部分
1616b。第二部分1616b的横截面宽度可以大于第一部分1616a的横截面宽度。第三部分
1616c的横截面宽度可以基本上与第二部分1616b的横截面宽度相同或者大于第二部分
1616b的横截面宽度。在组装过程中，涡流套筒1604可以从近端1603滑动穿过第三部分
1616c，并且与第二部分1616b形成干涉配合。由于第一部分1616a的横截面宽度较窄，所以能防止涡流套筒1604朝远端1605进一步轴向推进。

[0187] 图18示出了图16的复合喷嘴1600的涡流套筒1604的实施例。涡流套筒1604可以包含一组一个或多个涡流孔1604a（例如，六个涡流孔），这些涡流孔1604a径向地偏移，向从中流过的气体（例如，屏蔽气体、等离子气体、和/或增压气体）施加涡流运动（例如，径向和切线速度分量）。涡流套筒1604可以执行以前由单独的涡流环提供的涡流功能。因此，不再需要单独的涡流环。涡流套筒1604可以由诸如铜之类的传导材料制成。涡流套筒1604沿着纵轴1601的长度可以是大约0.11至大约0.12英寸，并且涡流套筒1604的横截面直径可以与喷嘴本体1602的台阶区1616的第二部分1616b的横截面宽度基本上相同。

[0188] 图19示出了图16的复合喷嘴1600的喷嘴尖端1608的实施例。喷嘴尖端1608可以由传导材料（例如，铜）制成，因为喷嘴尖端1608在焰炬操作过程中暴露于大的热梯度。如图19所示，喷嘴尖端1608可以比喷嘴本体1602短，以便尽可能减少喷嘴尖端1608中使用的铜，和/或增加长型喷嘴本体1602中使用的较便宜的材料（例如，铝）。例如，喷嘴尖端1608的长度可以是喷嘴本体1602的长度的大约1/2、1/3或1/4。总的来说，复合喷嘴1600的功能类似于主要包括铜的现有技术喷嘴，但是复合喷嘴1600制造起来更有成本效益，且重量减轻，这样能让焰炬尖端更便于操控。

[0189] 图20示出了喷嘴尖端1608的另一个实施例。如图所示，喷嘴尖端1608包含一组一个或多个排放孔1612和/或一组一个或多个排放通道1618，其将喷嘴1600的内部流体地连接至喷嘴1600的外部。喷嘴1600的外部可以是周围环境，并且喷嘴1600的内部可以是护罩1610的内部。下文相对于图23说明排放孔1612和排放通道1618的功能。另外，喷嘴尖端1608包含喷嘴出口孔口1614，用于将等离子弧引入至工件。如图20所示，喷嘴尖端1608可以沿着纵轴1601具有大约0.9至大约1英寸的长度（L），并且具有大约0.37至大约0.4英寸的横截面宽度（W）。

[0190] 图21示出了图16的复合喷嘴1600的绝缘物1606的实施例。绝缘物1606可以是电绝缘环，配置成将喷嘴护罩1610连接至喷嘴尖端1608。电绝缘环可以包含一组压配合表面（例如，一个压配合表面是用于喷嘴尖端1608，一个压配合表面是用于喷嘴护罩1610）。因此，护罩1610可以压配合到绝缘物1606上，绝缘物1606可以压配合到喷嘴尖端1608上。电绝缘环1606可以将喷嘴尖端1608连接至护罩1610，使得喷嘴尖端1608和护罩1610彼此电绝缘，同时仍然彼此传递热能。在一些实施例中，绝缘物1606是两片式绝缘物（未示出），由于接触表面增加，所以该两片式绝缘物可以增加（例如，加倍）电绝缘能力。在一些实施例中，绝缘物
1606由阳极化的铝和/或塑料制成。如图21所示，绝缘物1606沿着纵轴1601可以具有大约
0.3至大约0.4英寸的长度（L），并且具有大约0.4至大约0.5英寸的最大横截面宽度（W）。

[0191] 在一些实施例中，可以使用硬阳极化技术形成绝缘物1606的阳极化层。例如，可以使用基于维持在大概32华氏度的硫酸的电解溶液和每平方英尺大约23至37安培的电流密度的硫酸硬阳极化工艺形成阳极化层。该工艺可以持续大约20至120分钟，这取决于所使用的合金和期望的涂层厚度。可以制造厚度大约10至50微米的涂层。这个硬的阳极化涂层能够提供高抗腐蚀性（例如，336+小时的抗盐雾性）、高耐用性（例如，60-70罗克韦尔C量表分级）、和电绝缘（例如，800 V/mil厚度）。可以给硬阳极化涂层染色，染色处理未必会产生硫酸阳极化所产生的鲜艳颜色。

[0192] 阳极化工艺可以提供铝到Al2O3的表面转换。阳极化工艺可以提供大约0.003英寸厚（包含50%的堆积物（例如，该零件上的沉积物））和50%渗透率（例如，部件的暴露表面的材料变化）的电介质硬壳。电介质硬壳可以提供良好的抗大气腐蚀性。在极端环境下，推荐5%重铬酸盐溶液密封，这样可以产生良好的抗磨损性。在一些实施例中，可以将多个阳极化圆盘挤压或热收缩到一起。使用多个圆盘，可以形成可调节的电隔离，例如，因为每个圆盘线性地增加电隔离（经由每个圆盘的新表面所引入的每个涂层/每个层）。通过使用多个层，可以让电隔离能力非常强。例如，通过使用绝缘物1606，可以用安全系数4使铜零件（例如，喷嘴尖端1608和/或喷嘴护罩1610）电隔离。在一些实施例中，可以使用塑料、陶瓷、熔岩或Vespel，取代任何或所有的阳极化部分/部件。

[0193] 图22示出了图16的复合喷嘴1600的喷嘴护罩1610的实施例。喷嘴护罩1610可以由诸如铜之类的传导材料制成。喷嘴护罩1610可以比先前的护罩小很多。例如，对于45安培的系统，现有技术的库存护罩可以具有大约一英寸（例如，大约0.990英寸）的直径和大约0.036磅的质量；而根据本发明的技术的喷嘴护罩1610可以具有大约半英寸（例如，0.496英寸）的直径和大约0.007磅的质量。对于105安培的系统，现有技术的库存护罩可以具有大约一英寸（例如，大约1.00英寸）的直径和大约0.047磅的质量；而根据当前技术的喷嘴护罩
1610可以具有大约半英寸（例如，0.58英寸）的直径和大约0.013磅的质量。总的来说，喷嘴护罩1610的尺寸较小，可以减小总质量，并且因此减少该零件的热容量，从而允许在后流动过程中迅速冷却，和/或允许在操作过程中将更多的热传递到冷却气体。喷嘴护罩1610可以暴露于在护罩1610外部周围从焰炬流出的冷气（经由排放孔1612），这样能进一步降低温度。护罩较小，可以在操作过程中实现比较高的温度，并且可以将更多热传递到冷却气体（例如，形成较大的温度梯度）。如图22所示，喷嘴护罩1610可以沿着纵轴1601具有大约0.25至大约0.35英寸的长度（L），并且具有大约0.4至大约0.5英寸的最大横截面宽度（W）。

[0194] 总的来说，盒装式复合喷嘴1600可以具有增强的冷却和绝缘能力（例如，通过增加远离焰炬的耗用性部件的传热），减少的制造和材料成本，和/或改进的再循环能力、耐用性、和性能。喷嘴1600对于手持式等离子切割系统和机械化等离子切割系统两者可能都有成本效益。喷嘴1600将许多耗用性部件合并成一块，因此使得组装时间能明显减少（例如，减少到1/5-1/10（by a factor of 5-10）），从而确保针对给定的切割任务正确地选择相配的零件，和/或针对给定的切割任务更容易认出适当的耗用性部件。

[0195] 在一些实施例中，喷嘴1600长型以到达难以接入的位置。喷嘴1600可以沿着纵轴1601具有长度（L），并且沿着轴向方向具有横截面宽度（W），使得L/W比值大于或等于大约3。
在一些实施例中，喷嘴尖端1608沿着纵轴的长度L1是喷嘴1600的总长度L的大约25%。备选地，喷嘴尖端1608的长度L1包括喷嘴1600的总长度L的大约20%、30%或40%。在一些实施例中，喷嘴本体1602的长度L2为喷嘴尖端1608的长度L1的大约2-3倍。总的来说，喷嘴1600可以是盒装式的，因为喷嘴1600可以由五个部件构成，这五个部件分开来不能使用，但是可以整体更换。喷嘴1600可以包括喷嘴本体1602、喷嘴尖端1608、涡流套筒1604、喷嘴护罩1610、和绝缘物1606。

[0196] 图23示出了示例性等离子弧焰炬组件2300，其包含图16的复合喷嘴1600。当完全组装好时，喷嘴1600基本上围绕电极2302。固定帽2304可以基本上围绕喷嘴1600，以便将喷嘴1600保持在焰炬组件2300中。例如由黄铜制成的零件2310可以经由螺纹连接与固定帽2304结合。联接至零件2310的固定帽2304配置成接收电极2302、复合喷嘴1600、和任选的后部绝缘部件2320（例如，任选的涡流环）。另外，带螺纹的部分（未示出）可以安置在组件2300上，以将组件2300（代表焰炬尖端）联接至等离子弧焰炬上。在焰炬的“后喷”接触开始操作模式中，气压可以使得电极2302在喷嘴1600内移动，远离喷嘴尖端1608。这样分开使得电极
2302与喷嘴尖端1608之间形成弧。弧使引入的气体离子化，从而产生等离子射流，等离子射流可以传递到工件以进行材料处理。喷嘴1600的壁（电极2302在其附近移动）在操作过程中可以保持较凉，因为气流既在喷嘴1600内部上通过，又在喷嘴1600的外表面上通过。与以前使用的材料（例如，Vespel）相比，喷嘴1600的材料选择（例如，铝与铜的复合物）提供了更好的传导路径/散热器。这些效果帮助冷却电极2302，并且甚至在因为使用电极而在发射元件
2308中形成深坑之后，也允许电极2302起作用。

[0197] 图24示出了穿过图23的等离子弧焰炬组件2300的示例性气流样式。如图所示，气流总体上可以从组件2300的远端2314朝近端2316行进，发射元件2308位于近端2316上。气流可以有多重功能，可以用作屏蔽气体和/或等离子气体。涡流套筒1604的涡流孔1604a配置成将另外的涡流引入至气流。气流的部分2402可以经由喷嘴尖端1608的排放孔1612穿过固定帽2304从喷嘴1600内部排放至周围环境。这个气体部分2402可以冷却喷嘴1600和护罩1610的外部，为所产生的等离子弧提供稳定性，并且从工件上去除残渣。可以经由喷嘴尖端
1608的排放通道1618，将气流的另一个部分2404从喷嘴1600的内部引导至喷嘴护罩1610，用作屏蔽气体。气流的又另一个部分（未示出）可以用作等离子气体，并且可以通过电流被离子化，从而经由喷嘴出口孔口1614产生等离子弧以便处理工件。在一些实施例中，气流部分2402和2404使气体在喷嘴尖端1608中的涡流运动变缓。

[0198] 图25示出了另一个示例性等离子弧焰炬组件2500的耗用性零件的分解图。为了配置等离子弧焰炬组件2500，可以使任选的绝缘部件或涡流环2502（类似于图23的绝缘部件2320）被配合而穿过电极2504（类似于图23的电极2302），以基本上围绕电极2504的外表面部分。这两个部件的所得的组合可以插入到喷嘴2506（类似于图16和图23的喷嘴1600）中。
这三个部件的所得的组合可以进一步插入到固定帽2508（类似于图23的固定帽2304）中，以完成组件2500。

[0199] 图26示出了图25的固定帽2508的示例性视图。固定帽2508可以基本上类似于图23的固定帽2304。固定帽2508可以具有大约4.5-5.5英寸的长度（L）、大约1英寸的第一横截面宽度（W1）（当在固定帽2508的远侧部分2510（即，配置成附接至等离子弧焰炬的部分）处测量时）、和0.5英寸的第二横截面宽度（W2）（当在固定帽2508的近侧部分2512（即，与远侧部分2510相反的部分）处测量时）。当在固定帽2508的远侧部分2510附近的横截面宽度的最宽点处测量第一宽度时，固定帽2508可以具有大于3或大于4（例如，4.5）的长度与第一宽度比（L/W1）。当在近侧部分2512处测量第二宽度时，固定帽2508可以具有大于5、6、7、8或9的长度与第二宽度比（L/W2）。在一些实施例中，固定帽2508相对长型和/或横截面较小，以到达难以接入的位置。

[0200] 图27是设有延伸器构件2706的等离子弧焰炬2700的侧视图，延伸器构件2706包含挠性区部。等离子弧焰炬2700可以包含手柄设备（例如，手柄）2702，手柄设备（例如，手柄）2702连接至电力供应器（未示出）。手柄2702遮罩着电连接件和气体连接件，电连接件和气体连接件可以向一组耗材2704提供一个或多个电路和切割气体，这些耗材2704可以通过延伸器构件2706连接至手柄2702以产生等离子弧。手柄2702通常还包含开关（例如，触发器）
2708，该开关在被按下时可以使得气体和电能够流到耗材2704，并且触发导弧以产生等离子切割弧。

[0201] 在一些方面中，等离子弧焰炬可以包含长型延伸器2706，长型延伸器2706包含挠性区部。长型延伸器2706可以是基本上电介质的本体和/或隔离构件。挠性区部可以是长型延伸器2706的可设定形态（例如，能够具有一种形态并且保持该形态）的挠性（例如，半刚性但是可配置或者可定位）的区部，该区部可以用于相对于等离子弧焰炬手柄以各种位置、距离、和配置中的任一个移动和可靠地定位等离子弧发射耗材。

[0202] 长型延伸器2706的挠性区（例如，挠性耗用性连接件或挠性延伸构件）通常配置成在使用过程中保持成定位后的配置（即，由使用者操控的配置），直到它被操控成不同的配置为止。

[0203] 在使用过程中,使用者可以用手柄握持等离子弧焰炬，以移动焰炬并且给从等离子弧焰炬发射的等离子切割弧重新定向。虽然本文中说明的和图解的示例总体上包含手持式焰炬，但是其他实施例也是可能的。例如，机械化焰炬（例如，机器焰炬或机器人焰炬）可以包含本文中说明的挠性区，以便相对于焰炬定位耗材。另外，挠性区可以与高频焰炬或水冷焰炬一起使用。因此，在一些实施例中，挠性区可以配置成将水或高频电递送至耗材。

[0204] 如图解说明的，延伸器构件2706将耗材2704定位成与手柄2702隔开，使得使用者可以接入手柄2702可能无法接入（例如，因为尺寸上的限制）的难以到达的区域。而且，如上所述，延伸器构件2706可以被暂时操控（例如，设定形态、弯曲、定位、形成角度、调节或以其他方式移动），以便相对于手柄以各种各样的配置和距离来布置耗材。

[0205] 例如，在执行处理操作之前，操作人员可以检查有待处理的位置（例如，有切口或者有印记），并且相对于手柄2702手动地定位耗材2704，定位的方式例如是通过抓握延伸器构件2706的挠性区部，并将延伸器构件2706的挠性区部弯曲成期望的形状以便执行操作（例如，切割、刨削等等）。

[0206] 在一些方面中，可以在处理操作过程中移动耗材104。作为非限制性示例，如果操作人员确定有待切割的表面是在紧小的角落周围，则操作人员可以将延伸器构件106的挠性区部弯曲成弯曲的形状（例如，如图27中描绘的），使得耗材104可以插入到紧小的角落中，以到达有待切割的表面。一旦从切割区移除耗材104和延伸器构件106，操作人员就可以将耗材104相对于手柄重新定位，例如，重新定位的方式是通过将延伸器构件106的挠性区部重新弯曲成切割时期望的下一种配置。

[0207] 除了能够相对于手柄定位耗材之外，延伸器构件2706的挠性区部还可以操控成与有待切割的区周围的障碍物布局贴合的期望形状。例如，在耗材需要围绕一个或多个弯曲部弯曲以接入切割表面的示例中，延伸器构件2706的挠性区部可以弯曲成“S形”。延伸器构件2706的挠性区部可以跨一个取向范围设定形态，和/或可以被设定形态而具有任何取向，其方式是通过移动挠性构件以具有期望的角度。期望的角度可以是任何角度，范围为从0度到360度。

[0208] 延伸器构件2706的挠性区部可以包含各种类型的挠性的、可重新定位的管道中的任一种，其配置成将气体和电递送到耗材。在一些实施方案中，延伸器构件2706的挠性区部可以被操控，以相对于手柄以预定角度范围定位这些耗材。例如，延伸器构件2706可以相对于手柄以5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度中的至少一个的取向来定位这些耗材。

[0209] 延伸器构件2706的挠性区部可以被操控和设定形态，使得该挠性区部具有两个或更多个角度，这两个或更多个角度一起相对于手柄2702以复合角定位耗材。延伸器构件2706和挠性区部布置成使得一旦以期望配置设定了形态，延伸器构件2706就保持其被设定的形状，直到延伸器构件2706被进一步操控或设定形态为止。耗材2704的位置相对于手柄
2702保持固定，而延伸器构件2706和/或挠性区部保留其形状。

[0210] 延伸器构件2706可以使用位于延伸器构件一端的连接件与等离子弧焰炬的手柄2702或焰炬座联接。然而，本文中说明的实施例不限于使用手持式等离子弧焰炬。在一些实施例中，延伸器构件2706可以联接、连接或配置成与机械化焰炬本体相配。延伸器构件2706可以包含气体通道，用于向等离子弧焰炬提供等离子气体。备选地和/或另外地，延伸器构件2706可以包含电导体，用于向等离子弧焰炬提供切割电流。

[0211] 延伸器构件2706的焰炬手柄/座末端可以连接至在延伸器构件2706近侧安置的相机（在图29A中示出）或孔探仪。

[0212] 延伸器构件2706还可以在其耗材末端处包含连接件，该连接件布置成与耗材组相配。虽然示出为具有两个末端的长型本体，但是在一些实施方案中，延伸器构件2706可以具有多于两个末端。

[0213] 延伸器构件2706可以采用能与焰炬分离的附件的形式（例如，配合在常规焰炬上的延伸部），且/或包含一个或多个特征件，以便与焰炬上的一个或多个开关（例如，耗材感测开关、盖子感测开关等等）界面连接。在一些实施例中，延伸器构件2707可以包含一些特征件，这些特征件连接至焰炬上包含的开关、传感器、和/或其他特征件，和/或与焰炬上包含的开关、传感器、和/或其他特征件通信。

[0214] 例如，出于安全方面的原因，一些焰炬可以包含开关，这些开关检测到安装在焰炬上的耗材，以便在焰炬上未安装某些耗材（例如，盖子）时，限制焰炬点燃（例如，点火）。与这类焰炬一起使用的延伸器可以配置成使得这些延伸器包含通信/传输介质和/或检测介质（例如，开关和/或传感器），其与安装在焰炬上的传感器和开关通信（例如，与其一起工作）。
延伸器上的通信介质或检测介质与焰炬上的传感器和开关通信，以确保焰炬不会点燃，除非一个或多个特定耗材安装在挠性连接件上（即，在与焰炬相反的末端处）以闭合焰炬上的开关。

[0215] 与延伸器一起使用的传感器和开关可以是机械的、气动的、和/或电的。传感器和/或开关布置成使得其将耗材传感器的功能性从延伸器的耗材末端重新定位至位于延伸器的焰炬末端处的开关或传感器。例如，当延伸器在不带盖子的焰炬末端处附接至焰炬时，盖子感测开关可以断开。此时，一个或多个耗材（例如，盖子）可以附接至挠性附件的耗材末端（例如，通过将盖子螺纹连接至焰炬上），并且盖子相对于挠性附件的耗材座（或耗材挡止件）运动，可以使元件（例如，活塞）沿着该附件移动。活塞可以附接至平移元件，该平移元件顺着延伸器的长度延伸，并且使活塞的机械动作沿着挠性附件的长度从耗材座平移至焰炬末端。在挠性附件的焰炬末端处，平移元件可以将焰炬上的盖子感测开关激活（例如，推动）至闭合位置（从而准许焰炬操作）。

[0216] 如上所述，延伸器构件2706可以包含耗材检测介质（未示出）或者与耗材检测介质联接，该耗材检测介质可以检测和/或传达在延伸器构件2706的末端处存在耗材组，该末端配置成与耗材组相配。耗材检测介质可以安置在延伸构件2706内，和/或在延伸构件2706的耗材末端与手柄末端之间延伸。

[0217] 耗材检测介质可以通过如下方式检测耗材组的存在：转换从延伸器构件2706的耗材末端接收的机械信号、气动信号或电信号。耗材检测介质可以是耗材传感器，该耗材传感器检测耗材组的存在。传感器可以是机械传感器、气动传感器、电传感器或本领域已知的任何其他传感器。

[0218] 耗材检测介质可以与传输介质联接或连接至传输介质，该传输介质将耗材传感器的功能性从延伸器构件2706的耗材末端重新定位至位于延伸器构件2706的手柄或焰炬末端处的焰炬传感器。在一些实施方案中，传输介质可以是电线或电缆。在耗材检测介质确定延伸器构件2706的耗材末端处存在一个或多个耗材的情况下，传输介质可以在延伸器构件
2706的耗材末端与延伸器构件2706的焰炬手柄末端之间传达表示存在焰炬尖端的信息。传输介质可以安置在延伸器构件2706内部、附近或外部，和/或在延伸器构件2706的耗材末端与焰炬手柄末端之间延伸。

[0219] 图28是包含挠性区部的部分拆卸的示例焰炬延伸构件2800的透视图。焰炬延伸构件2800可以包含各种类型的挠性、可重新定位的管道中的任一种，其配置成将气体和电递送至耗材。

[0220] 例如，在一些实施例中，焰炬延伸构件2800可以包含中央区部2802，中央区部2802配置成容纳气体，并将气体递送至一组耗用性部件。焰炬延伸构件2800的一个或多个部件（例如，中央区部2802）可以包含挠性区部。例如，焰炬延伸构件2800的一部分可以是半刚性的，使得该部分可以弯曲成期望的形状（例如，用手弯曲，或者自动弯曲，例如使用机械臂），并且总体上保持期望的形状，直到弯曲成另一种期望的形状为止。在一些示例中，中央区部2802可以是一段传导管道（例如，铜管道），该传导管道设有传导壁，传导壁配置成将电流（例如，前导电流）递送至耗材，并且限定一条通道，该通道配置成将气体（例如，等离子气体）递送至耗材。

[0221] 焰炬延伸构件2800的挠性区部可以是抗扭结元件2804，该抗扭结元件2804沿着焰炬延伸构件2800的一个或多个区围绕导管构件的外表面安置。抗扭结元件2804可以限制（例如，防止）焰炬延伸构件2800扭结（例如，过弯、缩箍、弯曲到内部塌缩点、变形到颈缩或断裂点或者否则弯曲或变形超出期望量）。抗扭结元件2804可以包含配置成帮助限制扭结的各种材料或部件中的任一种，诸如围绕导管构件的具有期望硬度和延展性的限制性管道或材料涂层。在一些实施例中，抗扭结元件2804可以包含一段管道，诸如配合在焰炬延伸构件2800周围的塑料或橡胶管道（例如，聚乙烯管道）。

[0222] 焰炬延伸构件2800还可以包含流体通道和/或一个或多个另外的传导构件（例如，电线）2806，用以将电递送至耗材（例如，信号、高频信号、切割电流等等）。如图28中图解说明的，传导构件2806可以采用安置在中央区部2802和抗扭结元件2804周围的电线（例如，绝缘线）的形式。另外/备选地，传导构件2806可以配置成将切割电流递送至耗材。在一些实施例中，焰炬延伸构件2800可以包含两根传导电线，用于将前导电流以及切割电流递送至耗材。

[0223] 焰炬延伸构件2800可以包含各种结构性部件或特征件中的任一个，以帮助使各种部件（例如，导管构件、抗扭结元件、和/或传导构件）相对于彼此封装，以形成相对紧凑的设备，而无需将这些部件彼此完全联接或结合。也就是说，为了准许期望的弯曲和重新定位，内部部件通常可以相对于彼此移动或滑动，以适应挠性构件的定位和在弯曲过程中可能发生的对内部部件的相关调节。例如，如图解说明的，焰炬延伸构件2800可以包含包裹（例如，线圈状或螺旋缆线包裹）2808，其可以包裹在内部部件周围，以便将传导构件2806绑定至中央区部2802和/或抗扭结元件2804。备选地或者另外地，挠性连接件可以包含套筒或涂层，该套筒或涂层配置成保护挠性连接件的内部部件和使挠性连接件的内部部件绝缘。

[0224] 如上所述，焰炬延伸构件2800的挠性区部可以跨一角度范围设定形态，使得挠性区部可以被完全设定形态以具有和保持期望形态。一旦设定了形态，焰炬延伸构件2800的挠性区部就保持固定（即，不动），直到挠性区部再次被使用者操控和/或重新设定形态为止。在一些实施例中，对挠性区部的操控和或设定形态可以自动执行，例如由预先经过程序设计的机械臂执行。

[0225] 焰炬延伸构件2800可以包含耗材检测介质（例如，盖子感测开关）（未示出），或者与耗材检测介质联接，该耗材检测介质可以检测和/或传达在延伸构件2800的末端处存在耗材组，该末端配置成与耗材组相配。耗材检测介质可以安置在延伸构件2800内，和/或在延伸构件2800的耗材末端与手柄末端之间延伸。

[0226] 耗材检测介质可以检测耗材组的存在，并且转换从延伸构件2800的耗材末端接收的机械信号、气动信号或电信号。耗材检测介质可以是耗材传感器，该耗材传感器检测耗材组的存在。传感器可以是机械传感器、气动传感器、电传感器或本领域已知的任何其他传感器。

[0227] 另外地或者备选地，耗材检测介质可以与传输介质联接或连接至传输介质，该传输介质将耗材传感器的功能性从延伸构件2800的耗材末端重新定位至位于延伸器构件2706的手柄或焰炬末端处的焰炬传感器。

[0228] 虽然说明了焰炬延伸构件2800的某些配置，但是各种其他配置也是可能的。例如，在一些情况下，焰炬延伸构件2800可以包含一个或多个管道构件（例如，同轴管道构件），这些管道构件限定气流通道和可定位的结构性构件。例如，焰炬延伸构件2800可以包含一段或多段带金属套的管道，这些段管道可以将气体携带至耗材。在一些情况下，金属套可以用作导电构件，导电构件配置成将电递送至耗材。根据本公开可以实施其他类型的可定位的管状构件。

[0229] 图29A是等离子弧焰炬延伸器的示意性侧视图，该等离子弧焰炬延伸器设有定位成笔直配置的挠性区部。在图29A中示出的示例中，当定位成笔直配置（例如，在操控之前）时，焰炬延伸器跨越长度“L”。如图29A所示，相机（总体上用框示出）可以安置于长型的基本上挠性的本体近侧。通往相机的线用影线示出，因为这条线可以在挠性构件的外部或内部。
在一些实施例中，孔探仪可以安置于长型的基本上挠性的本体近侧。

[0230] 图29B是设有挠性区部的等离子弧焰炬延伸器的示意性侧视图，该挠性区部被操控成弯曲配置。图29B图解说明设有具有挠性区部的等离子弧焰炬延伸器的手持式焰炬的耗材可以如何从手柄弯开（例如，由于使用者手动地使耗材偏转，或者由于使用者手动地弯曲挠性区部）。如图所示，这些耗材可以从挠性区延伸远离焰炬本体的区的纵轴（例如，焰炬本体/挠性区连接轴线）以θ角弯开。挠性连接件可以具有长度L（长度L可以相对较长（例如，大约2英寸至大约5英尺或更大）），使得挠性连接件可以沿着长的、平滑的弧线路径弯曲，而不是仅在特定的（例如，预定的）位置或枢转点弯曲或扭结（例如，枢转）。该路径可以由L/θ比值限定，其中较长的长度表示挠性连接件的过渡弧较平滑。这样较长的L/θ比值可以区别于等离子焰炬或其他仅仅结合了弯曲接点的类似的设备，因为简单的接点不容易允许将操作头馈送或“蜿蜒”到紧小的区域或裂隙中。

[0231] 图29C、图29D、图29E、图29F、图29G、图29H和图29I是设有焰炬延伸器的等离子弧焰炬的示意性侧视图，该焰炬延伸器的挠性区部跨各种示例取向设定形态。

[0232] 如图29C中图解说明的，焰炬延伸器的挠性区部可以用于形成多个弯曲部，（例如）以形成一个复合角，该复合角在多个障碍物周围定位这些耗材。除了在多个障碍物周围导向之外，形成多个弯曲部（例如，围绕不同的轴线）还可以帮助使耗材的纵轴偏移远离焰炬的耗材连接件的纵轴。也就是说，图29C中图解说明的示例使耗材的纵轴从焰炬连接件的纵轴位移或偏移，并且有效地缩短了焰炬手柄与耗材之间的纵向距离，而不是仅仅在一致的弯曲轴线上弯曲远离焰炬。

[0233] 参照图29D和图29E，焰炬延伸器的挠性区部还可以用于沿着相对于手柄的多种多样的位置关节式接合耗材组。例如，图29D图解说明了一个示例，其中耗材可以总体上朝手柄定向，但是与手柄隔开一段间隙S。可以使用这样的配置（例如）在盲角周围切割。图29E进一步图解说明了耗材相对于手柄移动时可以使用的各种各样的运动。如图解说明的，耗材可以相对于手柄在360度的范围上移动。

[0234] 挠性连接件可以在两个不同的方向上（例如，沿着两个不同的平面）弯曲，以形成三维的弯曲轴线。例如，图29F图解说明了焰炬的俯视图，其中焰炬延伸器的挠性区部弯曲，使耗材在第一方向上（例如，沿着z轴）横向地偏移（偏移了距离Dz）。图29G图解说明了焰炬的侧视图，其中挠性连接件也被弯曲，使耗材在第二方向上（例如，沿着y轴）竖直地偏移（偏移了距离Dy）。预期这样在不同方向上弯曲，对于将耗材馈送至一个结构内（例如，焊接组件、一系列连接的管道或管子、框架结构或各种三维结构中的任一个内）的一系列路径中尤其有用。

[0235] 图29H和图29I进一步图解说明挠性区部的具有全运动范围的能力，图29H和图29I图解说明了焰炬的相应俯视图和侧视图，其中延伸器的挠性区部弯曲成环。

[0236] 图30A、图30B、图30C、图30D和图30E图解说明了设有延伸器的等离子弧焰炬3000的另一个示例，该延伸器带有挠性区（例如，挠性区部），挠性区相对于焰炬的手柄区定位耗用性部件。延伸器3002可以包含挠性区部，该挠性区部围绕或以其他方式遮罩着非金属导管，该非金属导管配置成将气体从焰炬携带至耗材。如图解说明的，在一些实施例中，延伸器3002可以具有金属材料（例如，钢、铝或另一种结构合适的材料）的螺旋状构造。延伸器3002还可以包含一个或多个耗用性部件连接件3004，这些耗用性部件连接件3004配置成将一组耗用性部件连接（例如，流体和/或电连接）至延伸器3002和焰炬。

[0237] 参照图30B和图30E，一组耗用性部件连接件3004可以包含：配置成连接至延伸器3002的第一部件3004A，和配置成联接至一个或多个耗用性部件的第二部件3004B。如图解说明的，在一些实施例中，第二部件3004B可以包含带螺纹的区，一个或多个耗用性部件可以联接至该带螺纹的区。耗材连接件部件可以由诸如聚合物材料之类的一种或多种非导电材料形成，从而基本上是电介质的，或者电绝缘的。

[0238] 延伸器3002可以配置成使得延伸器3002可以附接至焰炬，取代焰炬上的典型的耗材。也就是说，在一些实施例中，延伸器可以包含焰炬连接区3006，焰炬连接区3006设计和/或配置成连接至等离子弧焰炬，取代原本将连接至焰炬的一组耗材。

[0239] 延伸器3002可以是焰炬的一体式部件，和/或可以配置成独立的部件，这些独立的部件可以附接至焰炬或者与焰炬联接。其他配置也是可能的。例如，在一些实施例中，延伸器3002可以采用焰炬的附件的形式。在一些情况下，延伸器3002可以是有待连接至焰炬以取代一个或多个耗材的附件。而且，延伸器3002和/或其挠性区部可以包含各种其他特征件或部件。例如，延伸器3002可以完全是挠性的，且/或包含一个或多个挠性区部。

[0240] 延伸器3002可以与接触开始型焰炬一起使用，或者可以配置成携带气体、电力、导弧电流、和/或其他类型的电子信号，以从安装在附件末端处的耗材读取信息（例如，从耗材中或耗材上的数据标签读取信息），或者将信息写入至安装在附件末端处的耗材（例如，将信息写入至数据标签）。诸如天线线圈之类的各种介质可以配置成与数据标签通信，这些数据标签安置在位于延伸器的耗材末端处的耗材中，或者安置在这些耗材上。另外地或者备选地，延伸器可以配置成（例如，为了安全或符合规定的目的）感测所安装的耗材（例如，基于机械设备的平移）、弧电压或被递送至耗材的电流。

[0241] 本文中说明的和图解的挠性焰炬部件可以与机械化（例如，机器人）焰炬系统一起使用。挠性连接件可以具有多个弯曲点，或者能够在焰炬手柄与该组耗材之间的任何位置弯曲。

[0242] 延伸器构件的挠性部分可以在各种布置下配置。例如，延伸器构件的挠性部分可以包含多个串联连接的导管，这些导管是可以相对于彼此移动的。导管相对移动这个特征，可以使得延伸构件的挠性部分具有挠性。

[0243] 图31A是设有延伸器构件3100的等离子弧焰炬的示意性侧视图，延伸器构件3100具有挠性区部，该挠性区部包含多个串联连接的导管3101和3102。在图31A中示出的示例中，用笔直的配置图解说明延伸器构件。

[0244] 如图31A中所示，等离子弧切割系统的等离子焰炬延伸器3100可以包含长型的延伸构件3100，长型的延伸构件3100具有第一末端3104和第二末端3105。第一末端3104可以与耗材组相配，并且第二末端3105可以与焰炬手柄或与机械焰炬相配。长型的延伸构件
3100的本体外部可以基本上是电介质的（电绝缘的）。而且，长型的延伸构件3100的本体可以包含挠性区部，该挠性区部配置成包含一组串联互连的导管3101、3102。每个导管3101及其邻近导管3102可以在连接点3103会合。每个导管可以布置成使得导管3101可以在三个维度上围绕其与邻近导管3102的连接点3103相对于其邻近导管完全移动。

[0245] 导管可以布置成使得至少一个导管基本上是圆柱形的本体。在一些实施方案中，每个导管可以是总体上纵向的圆柱形本体。而且，每个导管可以限定中心轴线，并且布置成使得导管3101可以相对于其邻近导管3102的中心轴线完全移动和/或枢转。

[0246] 导管3101、3102相对于彼此移动，使得挠性区部能跨多个取向设定形态。图31B是设有延伸器构件3100的等离子弧焰炬的示意性侧视图，延伸器构件3100具有挠性区部，该挠性区部包含多个串联连接的导管3101和3102。在图31B中示出的示例中，用弯曲的配置图解说明延伸器构件。

[0247] 而且，导管3101、3102移动，可以使得挠性区部能设定形态，让长型的延伸构件的挠性区部可以移动，从而具有期望的形态（例如，图29B至图29F中示出的弯曲的配置）。

[0248] 另外，每个导管可以包含运动限制器（未示出），运动限制器限制导管相对于与其邻近导管的连接点的移动。运动限制器可以布置成使得它允许导管3101在预定移动范围内相对于与其邻近导管3102的连接点3103移动。例如，在一个实施方案中，运动限制器可以允许导管3101相对于与其邻近导管3102的连接点3103以1度的增量移动。在一些实施例中，运动限制器可以允许导管3101移动和改变其取向，方法是通过以5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度角中的至少一个的量进行至少一个移动。

[0249] 运动限制器可以布置成限制导管3101的移动，导管3101移动的话，可能会导致导管3101相对于连接点3103不对齐。在挠性区部被操控和设定形态以具有期望形状之后，运动限制器可以触发以防止挠性区部进一步移动。具体来说，运动限制器可以允许导管3101进行预定移动（例如，相对于其与邻近导管3102的连接点移动15度）。一旦这个移动完成，运动限制器就可以触发以停止导管3101相对于连接点3103的进一步移动。这样允许长型的延伸构件的挠性部分被设定形态，以具有期望形态（即，通过移动挠性区部中包含的导管，让总的长型本体按照期望设定形态），并且还确保一旦设定了形态，长型本体的挠性区部能保持其形状（通过防止导管进一步移动），并且不会在执行切割操作时变形。

[0250] 因此，通过限制导管相对于导管与其邻近导管的连接点的移动，运动限制器确保一旦设定形态以具有期望形状，长型构件的第一末端3104就相对于第二末端3105保持不动。可以由使用者和/或自动地（例如，通过机械臂）给挠性部分设定形态。在给定了由串联连接的导管提供的挠性的情况下，使用者可以容易相对于彼此操控导管，以便在挠性区部内形成复合角。

[0251] 导管可以位于长型构件内，使得导管是长型构件的一体式部分。在一些实施方案中，长型构件的挠性部分可以至少6英寸长。长型构件可以完全是挠性的，和/或包含一个或多个挠性的单个部分。在一些实施方案中，长型构件可以联接或布置成连接至相机或孔探仪中的至少一个，该相机或孔探仪安置在长型的基本上挠性的本体近侧。

[0252] 串联连接的导管可以包含或围绕气体通道，该气体通道用于向等离子弧焰炬提供等离子气体。另外地或者备选地，串联连接的导管可以包含或围绕电导体，该电导体向等离子弧焰炬提供切割电流，切割电流穿过多个串联连接的导管。

[0253] 图32A是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有笔直配置的延伸器构件3200。等离子弧焰炬包含长型的基本上电介质的延伸器构件3200，该延伸器构件3200具有第一末端3202和第二末端3201。延伸器构件3200的第一末端3202布置成使得第一末端
3202与一组耗材3204相配。第二末端3201配置成使得第二末端3201与焰炬手柄3209和或机械化焰炬相配。

[0254] 长型的基本上电介质的延伸构件3200还包含挠性区部3203。挠性区部3203可以包含在延伸构件3200中，使得挠性区部3203是延伸构件3200的一体式部分。在一些实施方案中，延伸构件3200可以完全是挠性的。备选地，延伸构件3200可以包含一个或多个挠性区部3203。

[0255] 延伸构件3200的挠性区部3203可以包含一组串联互连的导管3203-C1、3203-C2，这些导管在多个连接点3206处相互连接。每个导管3203-C1布置成使得它可以在三个维度上围绕其与邻近导管3203-C2的连接点3206相对于其邻近导管3203-C2移动。导管3203-C1、3203-C2相对于彼此相对移动，可以使得挠性区部3203能跨多个取向设定形态。

[0256] 图32B是等离子弧焰炬的示意性侧视图，该等离子弧焰炬设有弯曲配置的延伸器构件。如图32B所示，可以操控延伸构件3200的挠性区部3203的导管3203-C1、3203-C2，使得挠性区部3203可以被设定形态，以具有期望的形态（例如，图31B中示出的弯曲形态）。延伸构件3200可以用各种取向设定形态，这取决于如何操控导管3203-C1、3203-C2。例如，延伸构件3200可以被设定形态而具有复合角。

[0257] 每个导管3203-C1、3203-C2可以是总体上纵向的圆柱形本体，该本体可以围绕连接点3206相对于邻近导管的纵轴移动成多个预定取向。

[0258] 如相对于图31A和图31B所述，每个导管3203-C1的至少一个末端可以包含运动限制器3232（后文配合图32C示出），运动限制器3232限制该导管相对于与其邻近导管3203-C2的连接点的移动。运动限制器3232布置成使得运动限制器3232允许导管3203-C1相对于连接点3206进行预定范围的移动。例如，使用者（未示出）可以使挠性区部的导管3203-C1、
3203-C2相对于彼此移动，以便将挠性区部3203设定成期望的形态。运动限制器3232允许使用者给挠性区部3203设定形态，方法是通过准许导管在预定范围内相对于彼此移动。一旦挠性区部3203被设定了形态，运动限制器3232就防止导管3203-C1、3203-C2进一步移动，从而确保挠性区部3203保持使用者给其设定的形态。在一些实施例中，运动限制器3232可以是一个接点，该接点允许导管进行预定移动，仅直到导管与运动限制器3232会合为止。一旦导管与运动限制器3232会合，运动限制器3232就触发和阻止导管的进一步移动和/或枢转。

[0259] 图32C图解说明等离子弧焰炬的示意性横截面，该等离子弧焰炬设有弯曲配置的延伸器构件。如前所述，出于安全方面的原因，一些焰炬可以包含开关，这些开关检测到安装在焰炬上的耗材，以便在焰炬上未安装某些耗材（例如，盖子）时，限制焰炬点燃（例如，点火）。与这类焰炬一起使用的延伸器3200可以配置成使得这些延伸器包含通信/传输介质和/或检测介质（例如，开关和/或传感器），其与安装在焰炬上的传感器和开关通信（例如，与其一起工作）。延伸器上的通信介质或检测介质与焰炬上的传感器和开关通信，以确保焰炬不会点燃，除非一个或多个特定耗材安装在挠性连接件上（即，在与焰炬相反的末端处），以闭合焰炬上的开关。

[0260] 图32C图解说明了一个示例，其中使用延伸器构件3200中包含的开关和传感器3210、3220与焰炬手柄上和/或焰炬本体3202和/或耗材组3204上包含的开关和传感器通
信。

[0261] 如图32C所示，延伸器构件3200的第一末端3202可以包含传输/检测介质3220（例如，传感器、开关等等，下文中统称为“耗材末端传感器3220”），传输/检测介质3220与耗材组3204通信。类似地，延伸器构件3200的第二末端3201可以包含传输/检测介质3210（例如，传感器、开关等等，下文中统称为“焰炬手柄传感器3210”），传输/检测介质3210与焰炬3209的手柄或本体中包含的相应传感器会合。

[0262] 与延伸器一起使用的传感器和开关可以是机械的、气动的、和/或电的。传感器和/或开关3210、3220布置成使得耗材传感器3220发出的功能性信号从挠性区部3203的耗材末端传递至延伸器的焰炬末端3201。如图32C所示，延伸器构件的耗材末端3210上的传感器和开关3220可以布置成使得这些传感器和开关3220与跟耗材组3204联接的传感器和/或开关通信。类似地，延伸器构件的焰炬手柄末端3201上的传感器和开关3210可以布置成使得这些传感器和开关3210与跟焰炬手柄联接的传感器和/或开关通信。

[0263] 图33是可以与本文中说明的实施例一起使用的阴极喷嘴3300的示例。阴极喷嘴3300可以安置在焰炬本体/手柄近侧，并且其形状设计成支撑和/或连接至延伸器构件
3200。在一个实施例中，阴极喷嘴3300的形状可以设计成捕获从焰炬流出的流体，并且给这些流体（例如，等离子气体）重新定向和/或集中这些流体（例如，等离子气体），以便穿过延伸构件3200（图32A-图32C中示出的）流到焰炬尖端3204（图32A-图32C中示出的）。与传统的焰炬设计相比，阴极喷嘴3300将气流向内朝焰炬尖端3204重新定向，从而在气流在耗材组近侧分散之前先使气流集中起来，而传统的焰炬设计会让等离子气体在从延伸构件3200中流出时分散开来。在一个实施例中，阴极喷嘴3300可以用作焰炬与耗材组之间的电连接。

[0264] 还应当了解，该技术的各种方面和实施例可以用多种方式组合。基于本说明书的传授，本领域的普通技术人员能够容易确定如何组合这各种实施例。另外，本领域的技术人员在阅读本说明书后可以想到修改方案（例如，挠性单一焰炬、挠性附件等等）。