BRPI0800180B1

BRPI0800180B1 - Componente de maçarico de plasma, método para alinhar um primeiro componente em um conjunto de maçarico de plasma, conjunto de componentes de maçarico de plasma e método para alinhar um primeiro componente e um segundo componente de um conjunto de maçarico de plasma

Info

Publication number: BRPI0800180B1
Application number: BRPI0800180-4A
Authority: BR
Inventors: Jon W Lindsay; Brent R Bartlett; Aaron D Brandt; Zheng Duan; Stephen M Liebold
Original assignee: Hypertherm Inc
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2015-07-28
Also published as: WO2008091735A1; CA2674639C; KR20090103921A; CA2674639A1; EP1951007B1; EP1951007A1; ATE522121T1; USRE49153E1; EP2339898A3; US20080173622A1; EP2339898A2; CN103260331A; KR101288658B1; US8866038B2; CN101543139B; CN101543139A; BRPI0800180A

Description

"COMPONENTE DE MAÇARICO DE PLASMA, MÉTODO PARA ALINHAR UM PRIMEIRO COMPONENTE EM UM CONJUNTO DE MAÇARICO DE PLASMA, CONJUNTO DE COMPONENTES DE MAÇARICO DE PLASMA E MÉTODO PARA ALINHAR UM PRIMEIRO COMPONENTE E UM SEGUNDO COMPONENTE DE UM CONJUNTO DE MAÇARICO DE PLASMA" Descrição da Técnica Anterior [0001] Os maçaricos de arco de plasma são amplamente usados para corte, solda e tratamento térmico de materiais metálicos. Um maçarico de arco de plasma inclui de um modo geral um bloco de catodo com um eletrodo montado neste, um bocal com um orifício de saída central montado dentro do corpo do maçarico, conexões elétricas, passagens para fluidos de resfriamento e controle de arco, um anel de rotação para controlar os fluxos de fluidos padrões na câmara de plasma formada entre o eletrodo e o bocal, e uma fonte de alimentação. A utilização de arco de plasma causa ao eletrodo, ao tocai, ao anel de rotação e, a proteção o desgaste exigindo uma substituição regular; como tal, tais peças componentes são conhecidas como "consumíveis". [0002] Os maçaricos de corte de plasma resfriados a gás existentes permitem que as peças componentes consumíveis sejam trocadas sem a necessidade de ferramentas. No entanto, tais maçaricos resfriados a gás comumente usam o mesmo fluido (por exemplo, ar) para suportar o processo de corte e para resfriar o maçarico. Pelo fato de apenas um único gás ser usado em tais maçaricos, há uma necessidade menor de segregar os diferentes gases entre os vários componentes do maçarico (através do uso de vedações, "o-rings" (anel em O) e similares). Como resultado de um alinhamento geralmente mais solto dos componentes, os maçaricos resfriados a gás tendem a ser geralmente fáceis de desmontar. [0003] Os maçaricos resfriados por líquido, em comparação, requerem vedações herméticas para segregar os diferentes/gases entre os componentes do maçarico. Enquanto tais vedações controlam eficazmente o fluxo de fluido/gás entre os diferentes componentes do maçarico, eles também tendem a manter os componentes do maçarico hermeticamente próximos. Como resultado, os maçaricos de corte de plasma resfriados por líquidos comumente requerem uma ferramenta especialmente projetada para instalar e remover cada peça do componente consumível. Como exemplo, uma ferramenta especialmente projetada é necessária para instalar e remover o eletrodo, enquanto outra ferramenta especialmente projetada é necessária para instalar e remover o bocal, etc.

Sumário da Invenção [0004] Vários fatores facilitam a necessidade destas ferramentas especialmente projetadas. Um fator inclui o tamanho da peça consumível do componente. Como exemplo, várias peças consumíveis dos componentes possuem diâmetros menores que 2,54 cm (1 polegada) no tamanho, tornando difícil gerar torque suficiente para instalar e remover as peças consumíveis dos componentes com a mão. Outro fator inclui o alinhamento de precisão das peças consumíveis dos componentes que demandam pequenas folgas entre os diâmetros de acoplamento das peças e do corpo do maçarico. Como exemplo, projetos de peças com folgas radiais herméticas freqüentemente não acoplam ao corpo do maçarico. Ainda outro fator inclui a incorporação de vedações, tais como as vedações de anel em 0, nos projetos das peças consumíveis dos componentes para conter e separar o refrigerante líquido e os gases de processo. A instalação ou remoção de peças consumíveis dos componentes com vedações de anel em 0 requer um componente de força para superar a força de atrito do anel em 0 sobre a superfície de vedação. [0005] Estas ferramentas especialmente projetadas adicionam custos ao sistema e complicam sua utilização. Além disso, recursos devem ser adicionados às peças consumíveis dos componentes para interagir com as ferramentas, aumentando o custo total das peças. [0006] Assim sendo, existe uma demanda por componentes consumiveis de baixo custo, que possam ser facilmente fabricados e substituídos em um maçarico de arco de plasma, onde o alinhamento e a concentricidade dos componentes consumiveis do maçarico de arco de plasma possam ser precisamente controlados. [0007] Um componente para um maçarico de arco de plasma inclui uma parte de corpo, uma superfície afilada na parte de corpo, uma superfície afilada incluindo um membro compressível que provê uma força de desacoplamento em relação à parte do corpo, e uma superfície disposta axialmente sobre a parte do corpo para acoplamento a uma superfície de acoplamento sobre uma estrutura adjacente do maçarico. O componente pode ser um bocal e/ou um eletrodo. O maçarico de arco de plasma pode ser refrigerado por líquido ou gás. [0008] O membro compressível pode alinhar radialmente a parte do corpo com um eixo do maçarico. 0 membro compressível pode prover uma vedação entre a parte do corpo e o maçarico. O membro compressível pode ser um anel em O. [0009] Em uma modalidade, a superfície afilada na parte do corpo pode possuir uma folga na faixa de 0,000254 mm (0,00001 polegadas) até um valor acima de zero com relação a uma respectiva superfície afilada do maçarico. Em outra modalidade, a superfície afilada pode estar tocando em um ponto sobre a circunferência da parte do corpo. A superfície afilada pode incluir um recurso para receber o membro compressível, em que o recurso pode ser um recesso definido pela parte do corpo. [00010] A superfície disposta axialmente pode estar eletricamente acoplada à superfície de acoplamento. A superfície disposta axialmente pode alinhar axialmente a parte do corpo em uma posição axial em relação à estrutura adjacente do maçarico. [00011] Em outra modalidade, um maçarico de plasma sem necessidade de ferramentas inclui um corpo do maçarico, um eletrodo acoplado ao corpo do maçarico, um bocal acoplado ao corpo do maçarico, o bocal possuindo uma superfície afilada incluindo um membro compressível que provê uma força de desacoplamento em relação a uma superfície afilada adjacente do corpo do maçarico, e uma superfície disposta axialmente para acoplamento a uma superfície de acoplamento em uma estrutura adjacente do corpo do maçarico, e uma capa de retenção acoplada ao corpo do maçarico para prover uma força de acoplamento para acoplar o bocal ao corpo de maçarico. 0 eletrodo pode compreender também uma superfície afilada incluindo o membro compressível para prover uma força de desacoplamento em relação a uma superfície afilada adjacente do corpo do maçarico e uma superfície axialmente disposta para acoplamento a uma superfície de acoplamento em uma estrutura adjacente do corpo do maçarico. [00012] O maçarico de plasma sem necessidade de ferramentas pode incluir também um elemento de mola disposto entre o eletrodo e o bocal para prover uma força de acoplamento entre o eletrodo e o corpo do maçarico. O maçarico de plasma sem necessidade de ferramentas pode incluir também um anel de rotação que inclui um membro compressível para prover uma força de desacoplamento em relação a uma superfície afilada do corpo do maçarico. O elemento de mola pode ser integrado com um anel de rotação. [00013] Os membros compressíveis podem alinhar pelo menos um dentre o eletrodo, o bocal e o anel de rotação, com um eixo do maçarico. O eletrodo e o anel de rotação podem estar fixamente acoplados ao corpo do maçarico. O eletrodo e o bocal podem estar eletricamente acoplados a um catodo e a um anodo do corpo do maçarico, respectivamente. A proteção pode ser hermética e manual no corpo do maçarico. [00014] Em outra modalidade, um componente do maçarico de plasma pode incluir uma parte do corpo, uma superfície afilada na parte do corpo dimensionada para receber um membro compressível que provê uma força de desacoplamento em relação à parte do corpo, uma superfície disposta axialmente na parte do corpo para alinhar o corpo em uma posição axial em relação a uma estrutura adjacente do maçarico e uma superfície de acoplamento para acoplar eletricamente o componente sobre a estrutura adjacente do maçarico. [00015] Em outra modalidade, um componente do maçarico de plasma pode incluir uma parte do corpo possuindo um comprimento axial e uma largura radial, um batente axial para alinhar a parte do corpo na direção do comprimento axial, e uma superfície afilada na parte do corpo dimensionada para acoplar a um membro compressível, em que, quando o componente é montado, o membro compressível cria uma força possuindo uma direção axial e uma direção radial, em que a direção radial da força alinha o componente radialmente e a direção axial da força impulsiona o componente para uma direção desmontada. [00016] Em outra modalidade, um componente de maçarico de plasma pode incluir um primeiro componente, um batente axial para alinhar rigidamente o primeiro componente em uma direção axial em relação a um segundo componente, e um batente radial para alinhar de forma flexível o primeiro componente em uma direção radial em relação ao segundo componente e para impulsionar o primeiro componente na direção axial. O primeiro componente pode ser um corpo de maçarico de plasma. [00017] Um método para alinhar um primeiro componente em um conjunto de maçarico de plasma, o primeiro componente possuindo um batente axial e uma superfície afilada para acoplamento a um membro compressível, o método pode incluir acoplar de forma deslizante o batente axial do primeiro componente para um segundo componente do conjunto de maçarico de plasma para posicionar o segundo componente em uma direção axial e inclinar o membro compressivel contra a superfície afilada do primeiro componente para alinhar radialmente o primeiro componente ao segundo componente. [00018] Em outra modalidade, um conjunto de componentes de maçarico de plasma pode incluir um primeiro componente possuindo uma superfície disposta axialmente e uma superfície afilada, um segundo componente possuindo superfícies dispostas axialmente, em que o primeiro componente e o segundo componente são axialmente alinhados por suas respectivas superfícies dispostas axialmente, e um membro de compressão alinhando radialmente o primeiro componente e o segundo componente, o membro de compressão acoplando à superfície afilada de forma que o primeiro componente e o segundo componente sejam forçados para uma direção de desmontagem. [00019] As vantagens do equipamento incluem as peças consumíveis dos componentes de alta precisão que são facilmente trocadas sem ferramentas, levando à redução do custo total do sistema e à facilidade de uso do sistema.

Breve Descrição dos Desenhos [00020] Estes e outros objetivos, recursos, características e vantagens da invenção ficarão claros através da descrição a seguir das modalidades preferidas da invenção, na qual as mesmas referências numéricas designam as mesmas peças em todas as diferentes vistas. Os desenhos não estão necessariamente em escala, ênfase ao invés sendo dada na ilustração dos princípios da invenção: A Figura 1 ilustra um sistema de maçarico de arco de plasma; A Figura 2 ilustra em uma forma esquemática simplificada um maçarico de arco de plasma; A Figura 3a é um diagrama esquemático simplificado de um maçarico de arco de plasma que não necessita de ferramentas; A Figura 3b é uma vista explodida do diagrama esquemático da Figura 3a; A Figura 4 é um diagrama esquemático de um maçarico de arco de plasma que não necessita de ferramentas; e A Figura 5 é um diagrama esquemático de outra modalidade do maçarico de arco de plasma que não necessita de ferramentas da Figura 4.

Descrição Detalhada da Invenção [00021] A Figura 1 ilustra um sistema de maçarico de arco de plasma 100 representativo de qualquer um dentre uma variedade de modelos de sistemas de maçarico, incluindo sistemas de corte manual e de corte mecanizado. Uma fonte de alimentação 110 provê uma saida de corrente continuamente variável dentro de uma faixa (por exemplo, de cerca de 20 a 40 ampères). Esta faixa pode ser inferior ou superior, dependendo do sistema de maçarico, da espessura da peça de trabalho e das velocidades de corte desejadas. A fonte de alimentação 110 variável permite amplas variações nas velocidades de corte para uma dada espessura de metal. [00022] Um corpo de maçarico 120 configurado para corte manual é conectado a fonte de alimentação 110 por um cabo 122. A fonte de alimentação 110 é coberta por um alojamento 112. O cabo 122 é conectado a fonte de alimentação 110 por um sistema de alivio de tensão 124. O cabo 122 provê ao corpo de maçarico 120 um gás de plasma proveniente de uma fonte de gás (não mostrada) e, a energia elétrica proveniente da fonte de alimentação 110 para inflamar e sustentar um arco de plasma. Em uma modalidade, o ar é usado como gás de plasma, mas outros gases podem ser usados para melhorar a qualidade de corte nos metais, tais como aço inoxidável e alumínio. Uma garra 130 conecta uma peça de trabalho 250 (Figura 2) através de um cabo 132 de peça de trabalho para prover um caminho de retorno para a corrente gerada pela fonte de alimentação 110. [00023] A Figura 2 ilustra em uma forma esquemática simplificada o corpo do maçarico de arco de plasma da Figura 1, representativo de qualquer um dentre uma variedade de modelos de maçaricos. O corpo do maçarico 120 é geralmente cilíndrico com um orifício de saída 200 para permitir que um arco de plasma 240, isto é, um jato de gás ionizado, seja criado entre o corpo do maçarico 120 e uma peça de trabalho 250. O maçarico é usado para perfurar e cortar o metal, tal como aço doce ou outros materiais eletricamente condutores, em um modo de arco transferido. O maçarico opera com gás reativo, tal como oxigênio ou ar, ou gás não-reativo, tal como nitrogênio ou argônio, como o gás de plasma para formar o arco de plasma transferido. [00024] O corpo do maçarico 120 suporta um eletrodo 210 possuindo um inserto 212 em sua extremidade inferior e um bocal 220 espaçado do eletrodo 210. O bocal 220 possui um orifício central que define o orifício de saída 200. Um anel de rotação 230 é montado no corpo do maçarico 120. Em uma modalidade, o anel de rotação 230 possui um conjunto de orifícios de distribuição de gás 232 radialmente deslocados (ou inclinados) que concedem um componente de velocidade tangencial ao fluxo de gás de plasma levando-o a girar. Este giro cria um vórtice que restringe o arco e estabiliza a posição do arco no inserto. [00025] Referenciando às Figuras 3A-5, a montagem e a desmontagem de alguns dos componentes do maçarico podem ser realizadas sem a necessidade de ferramentas. Como exemplo, os componentes do maçarico que possuem tipicamente roscas para acoplamento dos componentes adjacentes podem ser substituídos por componentes que se encaixam de forma deslizante aos outros componentes do maçarico de plasma através das estruturas descritas em maiores detalhes a seguir. [00026] As Figuras 3A e 3B mostram um diagrama esquemático simplificado e explodido de um bocal deslizante 37 0 de um maçarico de arco de plasma que dispensa ferramentas 300. 0 bocal deslizante 370 é mantido em uma posição montada através do uso de uma capa de retenção 392 que, quando acoplada, mantém o bocal deslizante em um bloco de anodo 308 do corpo do maçarico 300. Ao contrário, quando a capa de retenção 392 é removida, o bocal deslizante 370 pode ser removido sem a necessidade de quaisquer ferramentas. [00027] Além disso, um conjunto de maçarico, como mostrado na Figura 4, pode ser criado onde uma pluralidade de componentes do maçarico pode ser fabricada para que seja acoplada de forma deslizante ao corpo do maçarico, tal que estes componentes são acoplados ao maçarico por meio da capa de retenção 392. Novamente, uma vez que a capa de retenção 392 é removida, os componentes deslizantes podem ser desmontados sem a necessidade de ferramentas. Por estes componentes poderem ser montados de modo deslizante, não há necessidade de inclusão de roscas nestes componentes para montá-los no corpo do maçarico. Dessa forma, tanto o tempo de montagem quanto o custo de fabricação podem ser reduzidos. [00028] Como mostrado nas Figuras 3A e 3B, pelo menos dois componentes de maçarico de um corpo de maçarico são acoplados por deslizamento, tal que em uma configuração montada, os dois componentes de maçarico (por exemplo, um anodo 308 e um bocal 370) são alinhados tanto na direção longitudinal quanto na direção radial. Os dois componentes de maçarico (308, 370) são também inclinados em uma direção desmontada. A combinação de alinhamento e polarização pode ser obtida por várias modalidades e configurações, incluindo a configuração descrita a seguir. [00029] Como mostrado, o primeiro componente do maçarico 308 e o segundo componente do maçarico 370 são alinhados por uma referência primária e uma referência secundária com um membro compressivel 376 disposto entre os dois componentes 308, 370. A referência primária é um batente axial 318 no primeiro componente 308, de tal forma que, quando montado, a referência primária do primeiro componente 308 fica contígua a uma característica ou batente axial 378 correspondente no segundo componente 370. O batente axial pode consistir de um ressalto ou borda no primeiro componente 308 que se encaixa em um ressalto ou borda similar no segundo componente 370 para estabelecer a posição relativa dos dois componentes ao longo de um eixo do maçarico. O batente axial pode ser um batente axial duro ou rígido, tal como criado por um contato de metal contra metal. [00030] A segunda referência pode ser estabelecida por uma superfície afilada 314 no primeiro componente 308 que alinha o primeiro componente 308 e o segundo componente 370 na direção radial através do membro compressivel 376. Em uma modalidade, o membro compressivel 376 assenta na superfície afilada 314 do primeiro componente 308 e, quando montado, é comprimido entre o primeiro componente 308 e o segundo componente 370. Durante a compressão do membro de compressão 376, um vetor de compressão é criado possuindo tanto um componente axial A quanto um componente radial B. [00031] O componente radial B serve para alinhar radialmente o primeiro componente 308 e o segundo componente 370. O componente axial A serve para forçar o primeiro componente 308 e o segundo componente 370 na direção desmontada, tal que os dois componentes 308, 370, desencaixam livremente quando o corpo do maçarico 300 for desmontado. A compressão do membro compressivel pode também servir como uma vedação para os fluidos entre o primeiro componente 308 e o segundo componente 370. Por causa da referência secundária ser posicionada na localização do contato do membro compressível, a referência secundária pode ser flexível. Deve também ser observado que a referência secundária pode ainda permitir o contato em um único ponto entre o primeiro componente 308 e o segundo componente 370 e ainda realizar as funções de alinhamento e impulsão. Através do uso das duas referências, o primeiro componente 308 e o segundo componente 370 são alinhados de maneira que permite o pronto desacoplamento e montagem. [00032] A Figura 4 apresenta uma modalidade de uma parte do corpo inferior, ou "extremidade de trabalho" 400 de um maçarico de arco de plasma do tipo refrigerado por líquido ou gás, como mostrado nas Figuras 1 e 2. A extremidade de trabalho 400 possui um eixo do maçarico 302 disposto de forma centralizada e inclui um bloco de catodo 304, um isolador de maçarico 306, e um bloco de anodo 308, cada bloco possuindo respectivas superfícies de alinhamento afiladas 310, 312, 314. O bloco de catodo 304 e o bloco de anodo 308 incluem respectivos batentes axiais 316, 318. Em algumas modalidades, a superfície de alinhamento afilada 308, 314, do bloco de catodo 304 e do bloco de anodo 308 pode incluir respectivas guias de entrada 322, 326, para proteger os componentes consumíveis contra danos durante a instalação. Além disso, as guias 322, 326, são benéficas para a ejeção dos componentes ao aumentarem a força axial e reduzirem a força de arraste sobre os componentes. A extremidade de trabalho 400 também compreende componentes consumíveis centrados radialmente (um eletrodo 330, um anel de rotação 350, um bocal 370, e uma proteção 390) . Em algumas modalidades, cada superfície de alinhamento afilada 308, 312, 314, pode incluir também um membro compressível (não mostrado) para prover uma vedação, uma força de alinhamento radial, e uma força de desacoplamento axial entre o maçarico e os componentes consumíveis. Em algumas modalidades, o maçarico é refrigerado por um líquido ou gás. [00033] O eletrodo 330 inclui uma superfície afilada 332 para alinhamento com a primeira superfície de alinhamento afilada 310 da extremidade de trabalho 400 do maçarico de arco de plasma. A superfície afilada 322 inclui um recurso (por exemplo, um recesso) 334 ou é dimensionada para receber um membro compressível 336. O membro compressível 336, tal como um anel em O, propicia as seguintes funções: (1) uma vedação entre o eletrodo 330 e a câmara de plasma para conter e separar gases de processo e o refrigerante do maçarico; (2) um batente radial criando uma força de alinhamento radial para alinhar de forma flexível o eletrodo 330 na direção radial; e (3) uma força de desacoplamento axial entre a extremidade de trabalho 400 e o eletrodo 330 para impulsionar o eletrodo 330 para a direção de desmontagem. Em algumas modalidades, a superfície afilada 332 possui uma extensão axial menor que 1,27 cm (0,5 polegadas) e, em algumas modalidades, menor que 0,635 cm (0,25 polegadas). O eletrodo 330 compreende também um batente axial 338 para alinhar o eletrodo 330 com o batente axial 316 do bloco de catodo 304. Em algumas modalidades, os batentes axiais 316, 338 são rigidamente acoplados. Além disso, o batente axial-para-axial 316, 338, permite a condução da corrente elétrica e da energia térmica necessárias para a operação do maçarico. Deve ficar claro que o acoplamento elétrico do eletrodo 330 ao bloco de catodo 304 pode ser feito de outras maneiras conhecidas na técnica. [00034] Durante a instalação, à medida que o eletrodo 330 é instalado na extremidade de trabalho 400 do maçarico de arco de plasma, a superfície afilada 332 é guiada pela primeira superfície de alinhamento afilada 310 até o membro compressível 336 repousar contra a primeira superfície de alinhamento afilada 310. O guia de entrada 322 na primeira superfície de alinhamento afilada 310 impede que o membro compressível ou o anel em O 336 de ser danificado. Como mostrado, em uma modalidade uma folga nominal de 0,051 mm (0,002 polegadas) é provida entre a superfície afilada 332 e a primeira superfície de alinhamento afilada 310 para impedir a ligação durante a instalação. [00035] Em algumas modalidades, um anel de rotação 350 pode ser disposto entre o eletrodo 330 e o bocal 370. O anel de rotação 350 controla as configurações de fluxo de fluido na frente da câmara de plasma entre o eletrodo 330 e o bocal 370. O anel de rotação 350 inclui pelo menos um recurso (por exemplo, um recesso) 354, ou é dimensionado, para receber um respectivo membro compressível 356 para alinhamento com a segunda superfície de alinhamento afilada 312 da extremidade de trabalho 400 do maçarico de arco de plasma. 0 membro compressível 356, tal como um anel em O, provê as seguintes funções: (1) uma vedação entre o anel de rotação 350 e a câmara de plasma para conter e separar os gases de processo e o refrigerante do maçarico; (2) um batente radial criando uma força de alinhamento radial para alinhar de forma flexível o anel de rotação 350 na direção radial; e (3) uma força axial de desacoplamento entre a extremidade de trabalho 400 e o anel de rotação 350 para impulsionar o anel de rotação 350 para a direção de desmontagem. Em algumas modalidades, um elemento de mola 358 é disposto entre o eletrodo 330 e o anel de rotação 350 para prover uma força de acoplamento do eletrodo 330 e o bloco de catodo 304 durante a instalação. Deve ficar claro que o elemento de mola 358 pode ser disposto entre o anel de rotação 350 e o bocal 370, integrado ao anel de rotação 350, ou provido em qualquer configuração que propicie uma força de acoplamento do eletrodo 330 ao bloco de catodo 304. [00036] Durante a instalação, à medida que o anel de rotação 350 é instalado na extremidade de trabalho 400 do maçarico de arco de plasma, o membro compressivel 356 irá repousar contra a segunda superfície de alinhamento afilada 312. Deve ficar claro que um elemento de mola não-integrado 358 pode ser instalado antes ou após a instalação do anel de rotação 350, ou em lugar do anel de rotação 350. [00037] O bocal 370 inclui uma superfície afilada 372 para alinhamento com a terceira superfície de alinhamento afilada 314 da extremidade de trabalho 400 do maçarico de arco de plasma. A superfície afilada 372 inclui um recurso (por exemplo, um recesso) 374, ou é dimensionada para receber um membro compressivel 356. O membro compressivel 376, tal como um anel em O, provê as seguintes funções: (1) uma vedação entre o bocal 370 e a câmara de plasma para conter e separar os gases de processo e o refrigerante do maçarico; (2) um batente radial criando uma força de alinhamento radial para alinhar de forma flexível o bocal 370 na direção radial; e (3) uma força axial de desacoplamento entre a extremidade de trabalho 400 e o bocal 370 para impulsionar o bocal 370 em uma direção de desmontagem. Em algumas modalidades, a superfície afilada 372 possui uma extensão axial menor do que aproximadamente 1,27 cm (0,5 polegadas) . O bocal 37 0 compreende também um batente axial 378 para alinhar o bocal 370 com o batente axial 318 do bloco de anodo 308. Em algumas modalidades, os batentes axiais 318, 378, são rigidamente acoplados. Além disso, o batente axial-para-axial 318, 378 permite a condução de corrente elétrica e da energia térmica necessárias para a operação do maçarico. Deve ficar claro que o acoplamento elétrico do bocal 37 0 ao bloco de anodo 308 pode ser realizado de outras maneiras conhecidas na técnica. [00038] Durante a instalação, à medida que o bocal 370 é instalado na extremidade de trabalho 400 do maçarico de arco de plasma, a superfície afilada 372 é guiada pela terceira superfície de alinhamento afilada 314 até o membro compressivel 376 repousar contra a terceira superfície de alinhamento afilada 314. 0 guia de entrada 326 na terceira superfície de alinhamento afilada 314 impede que o membro compressivel ou o anel em 0 37 6 seja danificado. Como mostrado, em uma modalidade, uma folga nominal de 0,051 mm (0,002 polegadas) é provida entre a superfície afilada 372 e a terceira superfície de alinhamento afilada 314 para impedir a ligação durante a instalação. [00039] Uma capa de retenção 392 aparafusada manualmente pode ser empregada para acoplar os componentes consumiveis ao corpo do maçarico. A capa de retenção 392 ocasiona que uma força seja exercida sobre o bocal 370, o anel de rotação 350 e o eletrodo 330 (através do elemento de mola 358) que ocasiona o alinhamento do eixo do maçarico de tais componentes com o eixo do maçarico 302. A força também assenta tais componentes com os seus respectivos correspondentes da extremidade de trabalho 400 do maçarico (por exemplo, o bloco de catodo 304, o isolador de maçarico 306 e o bloco de anodo 308). [00040] A proteção 390 é tipicamente o componente mais externo da extremidade de trabalho 400 do maçarico. Em algumas modalidades, a proteção 390 pode ser acoplada por rosca à extremidade de trabalho 400 do maçarico ou acoplada em uma configuração de pressionamento. Em outras modalidades, a proteção 390 pode ser conectada ao corpo do maçarico pela capa de retenção 392. Em tais modalidades, a proteção 390 pode também incluir uma superficie afilada 372 para alinhamento com os componentes adjacentes. A superficie afilada 372 pode também incluir um recurso (por exemplo, um recesso) 374 para receber um membro compressivel 356. Em algumas modalidades, a proteção 390 pode servir para funcionar como a capa de retenção, provendo desse modo a força necessária para assentar os componentes consumiveis. [00041] Durante a operação do maçarico, o eletrodo 330, o anel de rotação 350, o bocal 370 e a proteção 390 são submetidos a condições agressivas, incluindo altas temperaturas e outras tensões físicas. Consequentemente, tais componentes se degradam com o tempo e devem, eventualmente, ser substituídos, tipicamente no campo. As técnicas anteriores demandavam o uso de ferramentas especializadas para remover tais componentes. Na modalidade acima, a capa de retenção 392 necessita apenas ser manualmente retirada, permitindo desse modo que o componente axial da força de compressão nos membros compressíveis auxilie na ejeção de tais componentes do maçarico. [00042] A Figura 4 apresenta uma modalidade incorporando tanto componentes de maçarico convencionais quanto os que dispensam ferramentas. Isto é, alguns componentes podem ser consumíveis rosqueados do tipo convencional e alguns componentes podem ser deslizantes, tal como acima descrito. Isto permite uma redução de custo para os componentes que estão mais sujeitos a serem substituídos do que outros. Isto é, os componentes consumíveis mais próximos ao arco de plasma estão mais sujeitos ao desgaste e demandam substituição antes dos componentes mais afastados do arco de plasma. Como exemplo, o eletrodo 330 e o bocal 370 são mais prováveis de desgaste do que a proteção 390 e, a proteção 390 é mais provável de desgaste do que o anel de rotação 350, etc. [00043] Na modalidade, o eletrodo 330 é acoplado por rosqueamento ao bloco de catodo 304 eliminando a necessidade do elemento de mola 358 (Figura 4). O anel de rotação 350, o bocal 370, e a proteção 390 são cada qual, acoplados à "extremidade de trabalho" 400 do maçarico de arco de plasma tal como descrito acima. [00044] O eletrodo 330 inclui uma superfície rosqueada 339 e uma superfície deformável, tal como uma borda. A superfície rosqueada 339 acopla a rosca 319 correspondente do bloco de catodo 304. Ao acoplar por rosqueamento o eletrodo 330 ao bloco de catodo 304, o eletrodo 304 é axialmente alinhado com o eixo do maçarico 302 e apropriadamente espaçado do bocal 350 durante a operação do maçarico. O acoplamento da superfície rosqueada 339 com a rosca 319 correspondente também serve como uma conexão elétrica para conduzir a corrente necessária entre o bloco de catodo 304 e o eletrodo 330. [00045] Em algumas modalidades, o anel de rotação 350 pode também incluir uma superfície rosqueada que encaixa a superfície rosqueada correspondente no isolador do maçarico 306. No entanto, de um modo geral, o anel de rotação 350 é simplesmente retido na extremidade de trabalho 400 do maçarico pela capa de retenção. Em quaisquer das configurações, é desejável centralizar o anel de rotação 350 sobre o eletrodo 330 de forma a prover uma câmara de plasma anular uniforme concêntrica para propiciar fluxo de gás uniforme nesta e facilitar a operação do maçarico. [00046] As Figuras 3 e 4 apresentam cada qual uma superfície afilada na forma de uma superfície de afilamento linear, no entanto, deve ficar claro que cada superfície afilada pode ter qualquer formato, incluindo superfícies e arcos contorneados. De um modo geral, o formato da superfície "afilada" deve ser entendido como qualquer formato tal que quando dois componentes do maçarico são montados, a tangente à superfície no ponto de contato com o membro compressível seja inclinada para a direção de desmontagem em relação ao eixo do maçarico. [00047] Pelo que foi acima descrito, será observado que a extremidade de trabalho propicia uma forma simples e eficaz para assegurar o alinhamento apropriado dos componentes consumíveis na extremidade de trabalho de um maçarico de arco de plasma. Os problemas de assegurar os alinhamentos críticos enquanto operam sob condições severas no campo, agravados pela necessidade de trocar componentes, à medida que eles se deterioram com o uso, são em grande parte eliminados. Isto evita os inaceitáveis erros de produção que afetam as peças de trabalho, causados por um equipamento inapropriadamente alinhado, e facilita a substituição fácil e rápida dos componentes consumíveis. [00048] Apesar de a presente invenção ter sido particularmente apresentada e descrita com referência às modalidades preferidas da mesma, será observado pelos técnicos na área que várias mudanças na forma e detalhes podem ser feitas sem constituir um afastamento do escopo da invenção definido pelas reivindicações apensas.

Claims

1. Componente de maçarico de plasma, compreendendo: - uma parte de corpo tendo um comprimento axial e uma largura radial; - um batente axial (318) para alinhar a parte de corpo na direção do comprimento axial; e - uma superfície na parte de corpo dimensionada para engatar um membro compressível (376), caracterizado por o membro compressível (376) prover uma força, quando o componente é montado, tendo uma direção radial que alinha o componente radialmente e uma direção axial que impulsiona o componente para uma direção desmontada, tal que o componente livremente desengata sem o uso de ferramentas durante o desengatamento de um conjunto de maçarico de plasma (300) .

2. Componente de maçarico de plasma, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por qualquer um ou mais do seguinte se aplicar: a) o componente é consumível; b) o batente axial (318) é para alinhar a parte de corpo na direção da largura axial quando o componente consumível é montado em um maçarico de plasma (300); ou c) o membro compressível (376) contata uma superfície afilada (314) de uma estrutura adjacente de um maçarico de plasma (300).

3. Componente de maçarico de plasma, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por qualquer um ou mais do seguinte se aplicar: a) o componente é um dentre um bocal (370) , proteção (390), anel de rotação (350) ou eletrodo (330); b) a estrutura adjacente do maçarico é uma dentre um bocal, proteção, anel de rotação, eletrodo ou uma parte de um corpo do maçarico de plasma (300); c) a superfície de acoplamento é afilada; ou d) a superfície de acoplamento na parte de corpo é dimensionada para receber o membro compressível (376).

4. Método para alinhar um primeiro componente (308) em um conjunto de maçarico de plasma (300), o primeiro componente (308) tendo um batente axial (318) e uma superfície dimensionada para engatar um membro compressível (376), o método sendo caracterizado por compreender: - engatar de forma deslizante o batente axial (318) do primeiro componente (308) a um segundo componente (370) de um conjunto de maçarico de plasma (300) para posicionar o segundo componente (370) em relação ao primeiro componente (308) em uma direção axial; e - impulsionar o membro compressível (376) contra uma superfície de acoplamento do primeiro componente (308) para alinhar radialmente o primeiro componente (308) ao segundo componente (370) e para impulsionar o primeiro componente (308) e o segundo componente (370) em uma direção de desengatamento, tal que o primeiro componente (308) livremente desengate sem o uso de ferramentas durante o desengatamento de um conjunto de maçarico de plasma (300).

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o método compreender impulsionar o membro compressível (376) contra a superfície de acoplamento do primeiro componente (308) e uma superfície afilada (314) do segundo componente (370) para criar uma força tendo uma direção axial e uma direção radial, em que a direção radial da força alinha os primeiro e segundo componentes radialmente e em que a direção axial da força impulsiona o primeiro componente (308) para uma direção desmontada com relação ao segundo componente (370).

6. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado por adicionalmente compreender prover, através do membro compressivel (316), uma vedação entre o primeiro componente (308) e o segundo componente (370) .

7. Método, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado por: a) o primeiro componente (308) ser um componente consumivel; ou b) o segundo componente (370) ser um componente consumivel.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado por o membro compressivel (376) ser um anel em O.

9. Conjunto de componentes de maçarico de plasma, o conjunto sendo caracterizado por compreender: um primeiro componente (308) tendo uma superfície disposta axialmente e uma primeira superfície de acoplamento; - um segundo componente (370) tendo: uma superfície disposta axialmente, em que o primeiro componente (308) e o segundo componente (370) são axialmente alinhados por suas respectivas superfícies dispostas axialmente; e - um membro de compressão alinhando o primeiro componente (308) e o segundo componente (370) radialmente, o membro de compressão engatando a primeira superfície de acoplamento de forma que o primeiro componente (308) e o segundo componente (370) sejam impulsionados em uma direção de desmontagem.

10. Conjunto, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por qualquer um ou mais do seguinte se aplicar: a) um dentre o primeiro e o segundo componente de maçarico de plasma (300) é um bocal, proteção, anel de rotação ou eletrodo; b) o segundo componente (370) tem uma superfície disposta axialmente e uma segunda superfície de acoplamento; c) pelo menos uma dentre a primeira e a segunda superfícies de acoplamento é afilada; ou d) o segundo componente (370) tem uma superfície disposta axialmente e uma segunda superfície de acoplamento e pelo menos uma das primeira e segunda superfícies de acoplamento é afilada.

11. Conjunto, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado por o membro compressível (376) alinhar o primeiro componente (308) e o segundo componente (370) radialmente, o membro compressível (376) engatando as superfícies de acoplamento para impulsionar o primeiro componente (308) e o segundo componente (370) em uma direção de desengatamento, tal que o primeiro componente (308) e o segundo componente (370) livremente desengatam sem a necessidade de ferramentas durante o desengatamento do conjunto de maçarico de plasma (300) .

12. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado por qualquer um ou mais do seguinte se aplicar: a) o primeiro componente (308) é um dentre um bocal, proteção, anel de rotação ou eletrodo; b) o segundo componente (370) é um dentre um bocal, proteção, anel de rotação ou eletrodo; c) o membro compressível (376) é um anel em O, ou d) o membro compressível (376) prove uma vedação entre o primeiro componente (308) e o segundo componente (370).

13. Método para alinhar um primeiro componente (308) e um segundo componente (370) de um conjunto de maçarico de plasma (300) tendo um membro compressível (376) disposto entre os dois componentes, o método sendo caracterizado por compreender: - alinhar axialmente o primeiro componente (308) com o segundo componente (370) por uma referência primária rígida; - alinhar radialmente o primeiro componente (308) com o segundo componente (370) por uma referência secundária flexível, em que o membro compressível (376) alinha o primeiro componente (308) e o segundo componente (370) radialmente, e o membro compressível (376) impulsiona axialmente o primeiro componente (308) e o segundo componente (370) para uma direção desmontada, tal que o primeiro componente (308) e o segundo componente (370) livremente desengatem um do outro sem a necessidade de ferramentas durante a desmontagem do conjunto de maçarico de plasma (300) .

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por qualquer um ou mais do seguinte se aplicar: a) um dentre o primeiro e o segundo componentes de maçarico de plasma (300) é um bocal, proteção, anel de rotação ou eletrodo; b) o segundo componente (370) tem uma superfície disposta axialmente e uma segunda superfície de acoplamento; c) o segundo componente (370) tem uma superfície de acoplamento que é afilada; ou d) o segundo componente (370) tem uma superfície disposta axialmente e uma superfície de acoplamento que é afilada.