CN1087203C - 接触起动等离子切割设备 - Google Patents

Abstract

一种包括一个电源、一个割炬(带有一个喷嘴)、一个空气源以及一个阀的等离子切割装置。割炬与两个电源输出端(阴极和阳极)相连。空气从气源经过阀送往喷嘴。在一个第一位置阀允许空气从气源流到喷嘴。在一个第二位置，阀阻止空气从气源流往喷嘴，并使喷嘴和割炬排气。割炬具有一个可移动电极，喷嘴处于固定位置。喷嘴和电极分别与电源的一个不同输出端电连结。电极被加压到与喷嘴接触。流入割炬和电极的空气克服压力从而使电极离开喷嘴。

Description

接触起动等离子切割设备

本发明涉及等离子切割，尤其是涉及用于一种接触起动等离子切割过程的方法和设备。

起燃等离子电弧放电以及起动电弧等离子割炬(用于等离子切割)有好几种已知的方法。最好的包括：高频或者高电压放电，接触起动，以及带有一根爆炸线。在每种方法中电弧都在一个正极和一个负极之间引起，向一种可电离气体被引导到电弧周围的气流之中，形成等离子喷射气流。

起燃等离子电弧的高频放电或者说高电压火花放电法使用已经很长时间了曾在一个时期中得到广泛应用。该方法需要使用高电压来击穿正负极之间的间隙，从而产生建立电流通道的载体，所述电流通道是起动电弧所必需的。R·科希(R.Couch，Jr.).等人的美国专利No.3,641,308就披露了这样一种方法。如同R·科希等人所披露的那样，给阴极提供的瞬时高电压脉冲起燃一个越过从阴极到接地工件间隙的电弧放电。

然而，这种高频电弧起动法能对附近的电子设备产生电磁干扰，因此高频电子装置需要屏蔽或者放在远处。此外，产生高频放电所需的设备可能十分昂贵。

在“爆炸线”(exploding wire)工艺中有一个导电器从阴极伸到工件。当电流起燃时，导电器汽化，在其位置上留下电弧。显然，这种爆炸线工艺实际上不能用在起动和停止类型的等离子切割过程之中。

接触起动的等离子电弧需要正负极接触，因而需用相对较小的电流和电压，而且不再需要高频设备(从而也消除了相关的高成本和电磁干扰)。在较老的接触起动法中，手动放置阴极，使它与工件相连，并且电流从阴极流往工件。并手动回撤阴极使其离开工件，以便维持住电弧。通常，所述阴极是电极，而喷嘴(等离子射流通过它喷出)用作使电极与工件连通的导电器。喷嘴相对于电极滑动，当喷嘴压靠工件时与电极接触。因此，当电流被引进时，电极、喷嘴和工件起到电串联的作用。当电极手动回撤离开工件时，允许喷嘴离开电极回到正常位置。

这种接触起动系统的一个缺点是：当喷嘴压靠在工件上时，通常放置在喷嘴端部的脆性陶瓷元件有损坏的危险。此外，在将喷嘴压靠在工件上的同时起燃切割实际上是困难的。该起动方法的另一个问题在于：油漆之类的非导电涂层使得利用工件的电接触起动难以进行。其结果是，甚至当可提供接触起动时，也可能需要前导电弧线路。

一个较新类型的接触起动割炬在内部具有最初接触的一个阴极和一个阳极。这种接触形成一个电流通道。然后阴极随着割炬内部形成气压而自动移动，与阳极分离。在分离之前从阴极流往阳极的电流形成一个前导电弧，该前导电弧在阴极和阳极分离时越过间隙。

N·桑德斯(N·Sanders)等人的美国专利4,791,268就披露过这种割炬，它具有一个用作阴极的可移动电极以及一个用作阳极的固定喷嘴。当割炬内没有气体流动时，一个弹簧迫使电极与喷嘴接触。在这一位置电极关断喷嘴口。在电流开始从电极流往喷嘴之后，将气体送入喷嘴。该气体给活塞部分施加一个与弹簧力作用相反的力，当此力足够大时就使电极移动，离开喷嘴。于是断开了在电极和喷嘴之间的电接触，并形成前导电弧。而且在电极离开喷嘴时还打开喷嘴口，其结果是割炬生成一个等离子喷射流。

现在新汉普郡的汉浩威人工发热治疗机股份有限公司(Hyper-therm，Ine.，Hanover，New Hampshire)销售的一种割炬是一种接触起动割炬。该割炬包括一个内部接触机构，所述机构具有一个电极与喷嘴的短路位置和一个开启位置。电极由弹簧加载进入短路位置，并可借助于压缩空气施加的力移动到开启位置。在短路时该接触机构提供一个可靠的前导电流通路，而当所述接触机构移到开启位置时建立起一个电弧。在短路和开始位置之间有一个预先确定的传送距离。

切割过程由位于喷嘴和电极之间的前导电弧点燃。位于前导电流通路内的一个电感器储存来自前导电流的感应能量。所述短路由一个施加的空气流强行开启。当短路开启时，所述电感器造成通过电极和喷嘴之间开启间隙的放电。放电能量电离所述间隙内的空气，降低间隙阻力，从而提供用来持续前导电流(现在是电弧)的通道。

将一部分来自电极的前导电流通过被切割金属传送到电源的正极末端，切割金属就开始了。当已有电弧传送时电源内的电子装置能感知到，从而在传送发生之后供应数量较大的切割电流。而且，割炬喷嘴断电，中断了前导电流通道。因此，该流被用来切割工件，并沿着一条包括正极末端、工件和电极的通道行进。

然而，这种类型的割炬有一个明显不足：如果电弧熄灭(或者没有传送，只能通过释放并重新起动(再重复)一个割炬起动开关来再次点燃。在切割多孔金属网(例如格栅)时，必然会引起电弧熄灭，上述缺点就尤为严重。而且，在通往割炬的软管中建立起的空气压力被消耗之前，切割电弧不能重新点燃。这在不带软管排气机构的现有技术系统中要占用一些时间。因此，一种不再重复起动就能重新点燃电弧的割炬和电源是符合需要的。

等离子切割系统的一个潜在危险是该过程伴随着可能致命的电压水平。通常，等离子切割系统提供零件在应有位置(PIP)电路之类的安全防范措施，如果任何零件丢失，该电路也将阻止电源工作并防止应用危险的高断开电路电压(OCV)。但这种技术并未提供备用安全系统。因此，有必要提供一种备用安全系统，即使在PIP系统失效而割炬结合时，也能防止危险的高断开电路电压(OCV)。

现有割炬以及等离子切割系统的另一个缺点是：在工作期间割炬和割炬内部的自耗零件变得很热。然而，当电弧被熄灭时，热量通常不散失，所以缩短了零件寿命，并可能损坏割炬。因此，具有电弧后冷却的割炬是符合需要的。然而，这种冷却不应干扰电弧的重新点燃。

本发明的一个目的是：提供一种等离子切割装置，它包括一个电源、一个割炬、一个空气源以及一个阀。电源具有两个输出端(阴极和阳极)，而割炬与电源输出端电连接。割炬还有一个喷嘴，空气从气源经过阀送往割炬(和喷嘴)。在一个第一位置阀允许空气从气源流到喷嘴。在一个第二位置阀阻止空气从气源流经喷嘴，并使喷嘴和割炬排气。

在一个实施例中，割炬具有一个可移动电极，而喷嘴处于固定位置。喷嘴和电极分别与电源的一个不同输出端电连结。电极被加压(最好用一个弹簧)到与喷嘴接触。然而，流入割炬和电极的空气克服压力并使电极离开喷嘴。

在另一个实施例中，割炬包括一个起动开关，它表明使用者是否需要电流流动。当没有电弧，电源处于感知状态以及没有电弧而使用者需要电流，就移动阀以防空气流入割炬并使割炬排气。

在又一个实施例中，电源感测在电极中有没有电流流动，当测出没有输出电流时减少输出电压。

在另一个不同的实施例中，由电源提供动力，移动阀便提供空气流(因而吹洗割炬)。

随后的附图，详细描述和所附权利要求将使熟悉此项技术的人对本发明的基本特点和优越性更加明了。

图1是本发明等离子切割系统的方块图；

图2是图1的变频器电路的线路图；

图3是图1的输出功率电路和图1输出割炬的原理图；

图4是图1控制器的局部原理图；

图5是图1控制器的局部原理图；

图6是图1控制器的局部原理图；

图7是图1控制器的局部原理图；

图8是图1控制器的局部原理图；

图9是本发明的流程图。

在详细介绍至少一个本发明实施例之前应该理解，本发明不受下文和附图所描述的具体结构和组件排列限制。本发明还具有其它实施例或者说可进行各种变化。此外还应理解，此处所用的术语和词汇仅作描述之用，也不构成限制。

本发明针对一种等离子切割系统。本发明提供等离子切割用的割炬和电源，它能自动重新点燃切割电弧(以及前导电流)，因而使用方便，并适于切割多孔金属网。在一个实施例中在电弧后提供空气流(被称作后气流)，以便冷却割炬。在另一个实施例中，一个安全系统提供一个低断开电路电压。

图1以方块图形式画出一个根据本发明的等离子切割系统100。一个输入整流器电路102接纳送入的交流电力，并以一种在现有技术中众所周知的方式将其整流。输入整流器102使输入电力滤波并抑制其峰值(这也是在现有技术中众所周知的)。因此，输入整流器102的输出是一个送往变频器电路103的内部直流汇流条(In-ternal dc buss)(在图1中连接任何一个不同组件的每根线可为一个或多个电的或机械的连结器)。

变频器电路103也具有标准结构，下文将对其作出详细介绍。变频器电路103包括多个谐振变频器。它们从输入整流器102接收直流输入功率，并提供一个交流信号，该信号具有一个与变频器开关频率相当的电力数量。此外，变频器电路103一般还包括用来执行附加功能的电路，例如缓充电电路(soft charge circuit)电压转换电路以及浪涌电阻器(Surge resistors)。

变频器电路103的输出被送往一个输出电力线路105，下文将对其作出详细介绍。输出电力线路105接收变频信号，并以一种已知的方式变压、整流和过滤该信号成一个直流输出信号。

该直流输出信号被送往一个输出割炬系统107，它包括割炬、电极和工件，下文再作详细介绍。割炬最好(但不是必需)具有美国专利号4,791,268和4,902,871(两者均作参考用)披露的类型。并包括一个通常与割炬喷嘴接触(即短路位置)的弹簧加压电极。在这种类型的割炬中，空气流(来自空气源108)，能迫使电极离开喷嘴，进入断开位置，空气源108可为压缩空气，或者是其它适用的切割气体，并且经过一般的滤波和调压。

最初，存在一个从电极到割炬尖端(喷嘴)的前导电流通道。当空气流迫使电极离开喷嘴时，短路断开，储存在电流通道内的感应能量放出，电离间隙内的空气，从而形成电弧。

控制器109根据接收的反馈信号提供多种信号，这些控制信号是控制图1中各电路所必需的。控制信号包括变频器开关信号以及继电器闭合/断开信号。控制器109也在下文中详述。

下面将作更为详细的描述，与现有技术不同，当切割电流中断时，激活一个三通空气螺线管(或者说电磁阀)。该三通电磁阀接通通往割炬的空气通道，使电极快速自动接入到尖端接触机构。而且，在主控制板(下文详述)上的逻辑线路允许操作者仅仅通过保持割炬起动开关接合，就能进行连续切割。简而言之，当感知电弧中断时，空气电磁阀中断空气供应，并使割炬排气，喷嘴与输出电路电连结，因而瞬时关闭前导电流通道并重新点燃一个前导电弧(pilot arc)。

安全电路110与输入整流器以及变频器电路相连。万一交流线使用错误，安全电路110能保护电源系统(power train)。此外，安全电路110还为辅助电能线路111提供动力，后者又为逻辑线路(在控制器109内)、风扇和其它辅助组件提供动力。

图2详细画出变频器电路103，它包括一个缓充电电路201。所述软充电电路201包括一对保持电容C1、C2的的直流汇流条，电容C1、C2通过一对电阻PTC1和PTC2进行缓充电。在电阻PCT1和PCT2之间的电压由控制器109控制，只在一个缓充电循环成功(其标志为电阻PTC1和PTC2之间的电压降到临界限值以下)之后才接通旁路可控硅整流器Q1。此外，电阻PCT1和PCT2之间的电压还由安全电路110进行控制。

一对电阻R1和R2用来限制电涌(current surges)，尤其是，当变频器开关误动作和/或逆向导电时，电涌电阻R1和R2能提供一个限制电流的最小阻力。电阻R₁/R₂和一个断路时间相结合，使输入整流器102中的输入二极管和旁路可控硅整流器用的电流得到限制。

变频器电路103还包括含有一对电容C3和C4(实际上它们通常为电容器组)的串联谐振变频器、一个过电压保护电路(包括二极管D1A和D1B、电阻R3以及一对电感L1、L2)、一对开关QA和QB(在本最佳实施例中为可控硅开关)以及一对变压器一次绕组T1A和T1B。借助于交替触发可控硅开关QA和QB，将电力传送到二次绕组。如同在现有技术中已知的那样，传送的电量与可控硅开关QA和QB的导通频率成比例。所述可控硅开关由控制器109控制。

等离子切割系统100被设计用于双交流线路电压，例如在此最佳实施例中为230或460伏交流电压。一个开关SW1将缓充电电容C1和C2、电涌电阻R1和R2，与电容C3和C4、二极管D1A、D2A、电阻R3和用于适当线路电压的变压器绕组T1A和T1B连接在一起。

安全电路110(见图1)控制输入电容C1和C2两端间的电压。当该电压超过一个预定水平时，安全电路110中断电阻PCT1至PCT2的公共连接，因而终止了缓充电循环并使电容C1、C2卸荷。在安全状态控制器109防止旁路可控硅整流器Q1接通，直至在电阻PCT1和PCT2之间的电压在一个正常缓充电循环的末尾降到正常水平为止。此外，如果输入线路选择不当，安全电路110能防止对于辅助电能线路111的损伤。

图3详细画出输出电能线路105，它包括一个二次绕组T1C(与一次绕组T1A和T1B磁耦合)以及一个含有二极管D2至D5的全波整流器。通过与一个损耗电阻结合，并且在电容C3、和C4的电压被电阻R3消耗到一个预定水平之前不让可控硅开关QA和QB导通，能防止二极管D2至D5受到过度的逆向断路电压(reverse block-ing voltage)。该二极管连接一充电逆向复原是由一个阻尼器提供，该阻尼器由电阻R4和电容C5组成。

输出割炬系统107包括一个割炬(如方块306所示)、输出终端以及连接器。工件311接地输出并与二极管D4、D5相连。割炬306最好具有美国专利号4,791,268披露的类型(尽管多种设计可以适用)并包括一个通过输出电感L5与二极管D2、D3相连的弹簧加压电极309。电感L5提供创建前导电弧用的感应能量，并在切割时(或者在前导模式中)保持一个稳定的电流。到达电极309的电流由一个霍尔装置(hall device)301(或其它适用的电流反馈装置例如分流器)控制，并被提供到控制器109。压力传感器305也为控制器109提供一个压力反馈信号。

割炬306包括一个割炬尖端(也称作喷嘴)310，该尖端通过一个前导继电器K1以及一个前导电阻R5与二极管D4、D5相连。因此，当继电器K1闭合时，使割炬尖端与正的直流输出端相连。

软管303和303A把割炬306连到空气源108上，并包括一个三通空气电磁阀307。在电弧熄灭时三通空气电磁阀307(它也可为割炬306的一部分)使软管303和割炬306快速排气，从而允许电弧迅速重新点燃。

如上所述，割炬306可以具有现有技术中已知的类型，在弹簧加载状态电极309和喷嘴310之间被短路。而当三通空气电磁阀307提供从空气源108通往割炬306的空气通道时，电极309和喷嘴310分离。在本发明中这种使两者分离的机构不是重要的，但前导电弧最好能自动建立。割炬306最好包括一个割炬起动开关以及一个称作零件在应有位置(PIP)开关的安全开关。PIP开关放置在割炬头内部并与割炬杯状物相连。在更换自耗零件时操作者拆下杯状物，此时PIP开关能探测出。在接收到一个PIP断路信号状态，控制器109采取适当的安全措施例如说抑制信号，并防止危险的输出电压出现。

在起动继电器K1闭合时，建立起一条从正的直流输出端(二极管D4和D5)通过电阻R5和继电器K1到达电极309的前导电流通道。由于电极被弹簧压在短路位置，电流从喷嘴310流往电极309。当三通电磁阀307闭合，允许空气流到割炬306时，电极309开始与喷嘴310分离，并且储存在电感L5内的感应电能通过打开的间隙放出。如上所述，放出的能量电离在间隙内的空气，降低间隙的阻力，从而提供一个用来延续前导电流的通道。

当一部分前导电弧流从电极309传送到工件311(如同在现有技术中一样)时，对金属工件311的等离子切割开始进行。当此事发生时，控制器109感知电弧传输并使变频器电路103提供一个切割电流(它的数值比前导电流高)。此外，控制器109使继电器K1断开，从而不再与喷嘴310相连，将前导电流通路中断。

三通空气电磁阀307(它使软管303A以及割炬306排气，并使电极309再次快速连接到喷嘴310上)与控制逻辑线路(下文将介绍)结合，以便允许操作者仅仅保持住接合的割炬起动器开关就能进行连续切割。当感知电弧中断(而起动器开关仍保持在受拉状态)时，空气电磁阀307关断空气供应并使割炬排气。此时，控制器109也促使主切割电弧中断，并快速闭合继电器K1，从而重建前导电流通路，该通路不需要再次使用起动器开关重新点燃，就能在割炬内部保持住电弧。通过电弧电压预测出电弧中断，即由弧电压被超过一个预定电压水平(它通过导线315、316反馈到控制器109)。也能采用其它适用的反馈信号，例如电流或功率。

此外，如果在割炬起动开关接合时没有电弧传输，控制器109就使空气电磁阀307中断空气供应，并使割炬排气。因此，一个前导电流通道很快重建起来，使前导电弧重新点燃。

然而，当使用者通过松开启动器开关发出信号来停止切割时，空气电磁阀307不是立即使软管303A和割炬306排气。当控制器109辨认出这意味着使用者已经结束切割时，仍使空气电磁阀307暂时保持在接合状态。因此空气继续经过软管303流到割炬306，使割炬306冷却。在一个短时间之后空气电磁阀307再关闭。然而，如果在任何时刻使用者重新激发起动器，后气流循环(也就是说在电弧已熄灭和/或使用者松开起动器开关之后流动的空气)被中断，并且起动点燃状态(没有空气流的短路状态)。在另一个实施例中，提供一个前气流循环(也就是说在电弧前的空气流)，以便为自动吹洗软管303提供动力。

图4至图8示意地画出控制器109，它包括发出必需控制信号并接收所需反馈信号的线路。控制器109提供的许多现有技术已有功能只作简短介绍。此外，所用的特定线路不是必需的，用其它线路同样也能完成。

现在参见图4，控制器109的接线器J1从辅助电能线路111接受一个48伏的交流信号。该48伏交流信号通过一对电阻R7和R8以及一对保险丝401和402由多个二极管D11至D14进行整流。再将整流后的信号滤波、稳压，以便满足逻辑和模拟线路的电能需要。在本最佳实施例中，完成滤波和稳压的电路包括一对220微法的电容C4和C5，一对0.1微法电容C6和C7、一对47微法电容C8和C9、一个二极管D16、一对稳压二极管Z1和Z2以及电压调节器Q4和Q5。

图5所示线路用来产生用于可控硅开关QA和QB(属变频器电路103)的起动脉冲信号，它具有现有技术所用的类型。它包括一对脉冲变压器T2和T3，以及相关的逻辑和控制信号(以在现有技术中已知的方式)线路。相关线路包括二极管D18至D21、一对100欧电阻R10和R11、一组10千欧电阻R12至R15和R17至R20、一对470欧电阻R16和R21、一对稳压二极管Z3和Z4、多个开关Q7至Q10、逻辑选择器开关501至503、一个10千欧电阻R23、一个470欧电阻R22、一个二极管D21、两个0.1微法电容C19和C20，以及一个集成电路504(零件号4027)。

控制器109还包括可控硅开关QA和QB的保护电路(见图5)。例如在一个实施例中，可控硅开关QB在完全恢复之前阻止可控硅开关QA打开，反过来也一样。另一个实施例包括一个电路，该电路在电容C3和C4(见图2)两端的电压(用图2电阻R3量测)消耗到一个预定水平之前抑制用于可控硅开关QA和QB的起动脉冲，从而保护输出二极管D2至D5(见图3)不受过大的反向断路电压。控制器109还包括用来在缓充电或安全状态期间阻止脉冲的电路。在本最佳实施例中，用来完成本节所述控制器的电路如图6所示。

该电路(它阻止可控硅开关QA和QB之一在另一个恢复之前打开)包括一个光耦合器Q11及其相关电路。在一个可控硅(AQ或QB)传导循环的末尾，电感L5在电容C3和C4上产生高于+/-内部直流汇流条水平的电压(即断路电压)。该断路电压接通开关Q11。当开关Q11接通时，激发一个脉冲抑制定时器，它在一段时间(在这段时间中原先导通的可控硅能完全恢复)内阻止脉冲产生。

使二极管D2至D5免失过大反向电压的电路包括一个与开关Q11串联的光耦合Q12及其相关电路。开关Q12只在出现过大断路电压(blocking voltage)时打开，并使控制器109在电压消耗到一个预定的安全水平之前抑制可控硅开关QA和QB用的起动脉冲。

开关Q11和Q12的相关电路如图6所示，它包括：开关Q15、Q16、Q17和Q18；二极管D24、D25、D26、D27和D28；电阻R25、R29、R31(4.7千欧)、R26、R27、R33、R35(470欧)、R28、R34、R36、R43(1千欧)R30、R39、R45、R47(10千欧)、R37、R38(2.2千欧)、R40(560千欧)、R41(30.1千欧)、R42(22千欧)、R44(10兆欧)和R44、R46(470千欧)；电容C22、C25、C26(0.1微法)、C23、C24、C28(0.001微法)和C27(100微微法)；运算放大器601、602和603；以及集成电路604(零件号4538)。

在缓充电或安全状态期间抑制脉冲变压器T2和T3的电路包括一个光耦合器Q13及其相关电路。开关Q13或者在缓充电或者在安全状态期间导通，并使控制器109抑制变压器脉冲，从而防止可控硅开关QA或QB打开，并阻止电力供应到变压器T1(见图2和图3)。由于没有电力脉冲通过变压器T1，旁路可控硅开关Q1不会动作。

与开关Q13一起工作的相关电路包括一对45千欧电阻R50和R51、一个47微法电容C30、一个稳压二极管Z5、一个10千欧电阻R52、一个0.1微法电容C31以及一个运算放大器606。

现在参见图7，图中较详细地画出电流反馈电路。霍尔效应装置301提供一个取自实际电流的信号。该电流信号由运算放大器A2进行放大，然后提供给控制器109的另一个电路。多个电阻R53至R56控制着运算放大器A2的放大率，并具有相应选定的阻值。由于电极309中的电流被霍尔装置301感知，单独的反馈电流能控制前导和切割电流两者。

运算放大器A3用来提供电压反馈信号。该运算放大器A3的输入端与工件和电极相连。运算放大器A3用作一个差别放大器，因而提供一个显示输出电压的信号。该电压反馈电路包括电阻R60、R61、R62、R63、R64、R65、R66、R67和R68，以及电容C40、C41、C42、C43、C44、C45和C46。它们的值可加以选择，以便获得适当的逐渐增加和稳定性。

在图7中还示意地画出一个电弧(或电流)校验电路，该电路包括一个用作比较器(Comparator)的运算放大器A3。运算放大器A3接收运算放大器A2的输出(它是一个电流量信号)作为输入信号。运算放大器A3的另一个输入端与一个基准信号相连，所述基准信号的量由相关电路确定。因此，当电流量超过一个预定水平时，运算放大器A3产生一个表示电弧出现的正信号。与运算放大器A3相关的电路包括电阻R70、R71、R72、R73以及电容C45。选择这些元件以便提供所需的电流界限。

本发明的一个实施例具有一种现有技术所没有的冗余安全性能。通常，当控制器109测知电极309上没有电流时，就抑制变压器脉冲。于是，输出电压相对降低，以免损坏。

图7中示意地画出了一种能实现这一性能的电路实例。运算放大器A3-1(它指示电弧是否产生)的输出通过一个22千欧电阻R75和一对二极管D30、D31用作一个运算放大器A4-1的输入。运算放大器A4-1用作一个比较器，并且也通过一个121千欧电阻R78、一个150千欧电阻R79以及一个电容C48接收来自运算放大器A3-2的电压反馈信号。由电阻R76(56.2千欧)和R77(30.1千欧)组件提供的比较器A4-1的一个基准电压，通过一个220千欧电阻R80和A3-1输出侧的电阻R75。当没有电流出现时，运算放大器A4-1使控制器109将变压器脉冲抑制在一个低OCV水平上。从而确立了一个过剩量安全系统。

正如现有技术中已做的那样，可对输出电流进行闭环控制。一种这样的控制电路在图8中示意画出，它包括一个运算放大器A7。运算放大器A7接受来自面板的被选定电流(前导或切割)水平。电阻R81至R83、电容C50和C51(电流设定点通过它们提供)能被选择，以便提供一个符合需要的增益。运算放大器A7的输出借助于运算放大器A8与来自图7运算放大器A2的实际输出电流反馈信号(+IOVT)相加。选择多个电阻R84至R86、R86A，以便获得符合需要的增益以及稳定性。运算放大器A8的输出被送往一个运算放大器A9，每当设定(或使用者选择)电流水平高于实际电流水平时，运算放大器就提供一个起动信号。运算放大器A9的这个输出被送往运算放大器601(图6)，当所述起动信号产生时，运算放大器601取消脉冲抑制信号。因此，如果控制器109没有被其它监控电路抑制，它就产生一个起动脉冲。

图8中还画出一个电路，它确定电流何时从前导电流通道转移到切割电流通道。一个光耦合器Q30控制在前导通道中的电流水平。该电流值可从在前导电阻R5(图3)中形成的电压推导出。当电流在前导通道中流动时，光耦合器Q30开启。然而，当流过电阻R5的电流值降到一个预定值以下时，Q4改变状态，表明电流已经转移。相关电阻R87至R89以及电容C51的值可由设计者进行选择。在电流转移之后，继电器K1(图2和7)断开。

一个前导定时器电路限制时间，在该时间内操作者能使割炬内的前导电流不转换成切割电流，以便延长零件寿命。该电路在图8中，包括集成电路801和802(零件号40106)及其相关分立元件(电阻R91至R93以及电容C53)。当使用者松开起动器开关时该电路复位，当电弧出现得到验证时该电路开始计时。当预定时间过去之后，如果还没有转换成切割电流，前导定时器锁定并维持一个脉冲抑制状态，并使空气电磁阀307保持接合。于是割炬在没有前导电流情况下冷却。再使用起动器开关就能重新起动前导电流。

最后，在图8中还画出提供本发明后气流性能的电路。该电路包括Q35、Q36、Q37、Q38以及它们的相关分立元件电阻R95(4.7千欧)、R96(1兆欧)、R97(4.7千欧)、R98(10千欧)；电容C54(0.1微法)、C55(10微法)和二极管D40至D44。当开始给等离子切割系统以电力并使起动器开关断路时，就起动一个后气流循环，从而吹洗软管303和割炬306。而在切割终了起动器开关断路时，也起动一个后气流循环以便冷却元件。如果起动器开关被激活，该后气流循环就终止。此外，一个PIP开关也能终止后气流循环，以防止在更换消耗零件时空气流动。

本发明的性能可用任何方法来实现，图1至8所示的方块图和线路不对其构成限制。图9为本发明的流程图。画出了低OCV、电弧验证以及前导或切割性能，还画出了抑制及后气流性能。

应该理解，本发明已为接触起动等离子切割过程提供完全满足上述目的和优点的一种方法和装置。十分明显，尽管本发明在此处结合专门实施例进行描述，熟悉此项技术的人们可对此作出多种替代、改型和变化。所有这些替代、改型和变化均未越出本发明权利要求的精神和概括范围。

Claims (7)

1.一种接触起动等离子切割设备，它包括：

一个电源，它具有一个第一电能输出端和一个第二电能输出端；

一个割炬，它与所述第一电能输出端和第二电能输出端电连接；并具有一个空气入口以及一个喷嘴；

一个空气源，它与所述空气入口相连；

以及一个阀，它连结在所述喷嘴和空气源之间，其中，所述阀具有一个允许空气从气源流到喷嘴的空气流通位置，并具有一个防止空气从气源流到喷嘴的排出位置，当所述阀处于排出位置时，包括所述喷嘴的所述割炬与环境空气相通；

所述割炬包括一个起动器开关，所述起动器开关具有一个表明要求输出电流的开启位置，以及一个表明不要求输出电流的关闭位置，其中，电源包括：

用来感知不存在电弧的装置；

用来在不存在电弧情况下将所述阀移到排出位置的装置；

以及用来在所述起动器开关处于开启位置，而不存在电弧情况下保持一个前导电流的装置。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征为，

所述割炬包括一个可移动电极以及一个处于固定位置的喷嘴；

所述割炬具有一个在其内部确定的空气流动通道；

所述电极与所述第一电能输出端电连接；

所述喷嘴与所述第二电能输出端电连接；

所述电极被加压到与所述喷嘴接触的状态；

而且所述电极处于所述空气流动通道之中，其中，进入所述割炬的空气流克服所述加压，从而使所述电极离开所述喷嘴。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征为，所述电源包括用来测定在电极中没有电流流过的装置，以及用来在没有输出电流被测出情况下降低输出电压的装置。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征为，所述电源包括一种装置，所述装置在所述起动器开关从开启位置移到关闭位置时将所述阀保持在空气流通位置。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征为，所述电源包括一种装置，所述装置在所述起动器开关从开启位置移到关闭位置时将所述阀保持在空气流通位置。

6.根据权利要求3所述的设备，其特征为，所述电源包括一种装置，在所述电源向所述装置提供动力时将所述阀移到空气流通位置。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征为，所述电源包括一种装置，在所述电源向所述装置提供动力时将所述阀移到空气流通位置。

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