等离子电弧焊炬和用于组装和拆卸等离子电弧焊炬的方法

摘要

一种用于等离子焊炬的前端组件和用于组装和拆卸焊炬的方法，其中多个前端部件形成了在没有专用装具的情况下可按一次操作地从焊炬上移除和安装到其中的单元。所述前端组件包括可连接至焊炬的本体的喷嘴保持杯本体和可连接至护罩保持器的前端。喷嘴保持杯衬套装配到喷嘴保持杯本体中。护罩保持器具有用于保持护罩的内表面。喷嘴被接收在喷嘴保持杯衬套内部。当前端组件被从焊炬中移除以使得喷嘴未保留在焊炬中时喷嘴上的止动器接合喷嘴保持杯衬套。护罩接合隔离器以限制喷嘴的向前的轴向运动，该隔离器接合喷嘴。

说明书

技术领域

本发明的实施例总体上涉及等离子电弧焊炬，并且特别地涉及一种便于组装和拆卸的等离子电弧焊炬。

背景技术

等离子电弧焊炬通常包括焊炬本体组件和喷嘴，所述焊炬本体组件支承用于发射附着至待被操作的工件的电弧的电极，所述喷嘴用于将等离子体气体流引向工件以使得等离子体气体流围绕所述电弧。电极和喷嘴通常被认为是“消耗品”，其在焊炬的操作期间易受老化并且必须周期性地更换，以便使焊炬恢复至用于良好操作的适当条件。

典型地，等离子电弧焊炬包括必须被移除以接近消耗品以便更换的多个部件。在许多等离子电弧焊炬中，必须一次一个地移除这些部件，并且然后在更换消耗品之后一次一个地装回原位。如可以意识到的，该过程是低效的和麻烦的。因此，需要一种改进的等离子电弧焊炬，其包括与当前布置相比使得可消耗部分的更换更容易且更快的特征。

发明内容

公开了等离子电弧焊炬的前端组件。所述前端组件可以包括喷嘴保持杯本体，该喷嘴保持杯本体具有可移除地连接至等离子电弧焊炬的本体的后端和可移除地连接至护罩保持器的前端。喷嘴保持杯衬套可以被接收在由喷嘴保持杯本体所形成的内部空间中，所述喷嘴保持杯衬套具有向前延伸超过喷嘴保持杯本体的前端的前部部分。护罩保持器可具有用于接合护罩的表面。喷嘴可被接收在由喷嘴保持杯衬套所形成的内部空间内。喷嘴的第一中心部分可具有第一直径。所述第一中心部分可以按与喷嘴保持杯衬套的前部部分紧密面对的关系定位。喷嘴可还包括止动器，所述止动器可与喷嘴保持杯衬套的鼻状部分接合，以便一旦所述止动器和鼻状部分接合就防止朝向喷嘴保持杯衬套后部的轴向运动。隔离器可被设置在护罩和喷嘴之间，护罩与隔离器的接合以及隔离器与喷嘴的面向前部表面的接合限制了喷嘴向前的轴向运动。

公开了一种组装用于等离子电弧焊炬的前端单元的方法。所述方法可以包括将喷嘴的后部部分插入通过喷嘴保持杯衬套的内径直到喷嘴的止动器部分接触喷嘴保持杯衬套的鼻状部分，由此接合在喷嘴和喷嘴保持杯衬套之间的密封件；将喷嘴保持杯衬套和喷嘴插入喷嘴保持杯本体的内径中，以使喷嘴保持杯衬套的后表面接合喷嘴保持杯本体的前表面；将气体扩散器安装到喷嘴的鼻状部分上；使用所述气体扩散器使护罩在喷嘴上居中；使护罩接合在喷嘴保持杯衬套的鼻状部分上；并且将护罩保持器通过螺纹连接到喷嘴保持杯本体上，以便将护罩和气体扩散器锁定到其上。

附图说明

附图图解了迄今为实际应用其原理所设计的所公开方法的优选实施例，并且其中：

图1是示例性等离子焊炬的横截面图；

图2是图1的等离子焊炬的前端部分旋转90度的放大横截面图；

图3是图1的等离子焊炬的一部分的详图；

图4是图1的等离子焊炬的一部分的分解轴测图；

图5是图1的等离子焊炬的一部分的另一分解轴测图；

图6A和6B是图1的等离子焊炬的喷嘴部分的横截面侧视图和轴测图；

图7是图1的等离子焊炬的示例性前端部分的备选实施例的横截面图；

图8是图7的前端部分的一部分的详图；

图9A、9B和9C分别是图7的前端部分的示例性气体扩散器的顶视图、侧视图和横截面图；

图10是图7的前端部分的喷嘴和气体扩散器的轴测图；和

图11是图7的一部分的详图。

具体实施方式

以下将参照附图更加详细地描述所公开的等离子电弧焊炬，其中示出了本发明的一些而不是所有的实施例。实际上，所公开的焊炬及其特征可以包含许多不同形式并且将不会被认为限于本文所阐述的实施例。更确切些，提供了明确地公开的实施例以使得该公开满足适当的法定要求。

参见图1和图2，示出了一种等离子电弧焊炬10。所述焊炬可以是一种气体保护式等离子电弧焊炬，除了提供流过喷嘴口的等离子体气体之外，其在焊炬操作的工作模式期间提供围绕电弧的保护气体或二次气体帘或者喷流。通常，将漩流施加给保护气体。焊炬10包括焊炬主体12、喷嘴14和电极组件16。电极组件16可以包括包含处于电极组件的第一端的电极保持器18和处于电极组件的第二端的电极20的几个零件。电极保持器18可被联接至焊炬主体12内部的活塞22。

活塞22位于等离子焊炬10的焊炬主体12内部的活塞腔24中。活塞腔24与第一流体通道26(图2)和第二流体通道28(图1)连通。特别地，活塞22可以被如此设置在活塞腔24中，以使得第一流体通道26与活塞22的第一侧32上的活塞腔24的第一区域30连通并且第二流体通道28与活塞的第二侧36上的活塞腔24的第二区域34连通。连接通路38在活塞腔24的第一区域30和第二区域34之间传导流体。因此，流体可以通过第一和第二流体通道26、28中的一个移动到活塞腔24的第一或第二区域30、34中的一个中，通过连接通路38移动到活塞腔的第一和第二区域中的另一个中，并且通过第一和第二流体通道中的另一个流出。

第一流体通道26和第二流体通道28可连接至各自的外部管线(未示出)以用于将流体供给至等离子焊炬10以及从等离子焊炬处返回流体。因此，流体可按闭环移动。在所述实施例中，等离子焊炬10可还包括冷却流体的流体换热器(未示出)。使用换热器来冷却流体可能是有利的，因为所述流体可以是冷却等离子焊炬10的例如水的冷却液。水可被与乙二醇或者丙二醇混合以形成防冻结的冷却液。另外或者备选地，水可被与配置成防止腐蚀、藻类生长和/或细菌生长的添加剂混合。

等离子焊炬10的特别地可能受益于冷却的两个部分是电极20和喷嘴14。因此，在一个实施例中，连接通路38的至少一部分可以是由电极保持器18内部的电极的流体通道46限定出。通过使流体如此流动以使得其接触电极20，所述流体可以冷却电极。例如，流体可以通过电极保持器18中的一个或多个孔48进入并且穿过电极的流体通道46移动，所述流体通道可以由在管状电极保持器18内部同轴地移动的冷却液管19部分地限定。在其他实施例中，连接通路38可以另外或者备选地由喷嘴14至少部分地限定。例如，连接通路38可以包括由喷嘴14的外表面52在一侧上限定出的周向沟道50。因此，通过接触电极20和/或喷嘴14，流体在操作期间可以冷却等离子焊炬10。

在上述闭环的实施例中，流体当穿过等离子焊炬10时被加热并因而如上所述换热器在流体返回到等离子焊炬之前冷却所述流体。在备选实施例中，可以形成其中流体被引导通过第一或第二通道26、28中的一个并且在不被再循环的情况下从第一或第二通道中的另一个引导出的开环。所述实施例可以摒弃换热器，因为离开等离子焊炬10的被加热流体不会被返回到等离子焊炬中。不管使用闭环或者开环流体路径，流体可被用于除了仅冷却等离子焊炬10以外的目的。一个所述目的是控制电极组件16的定位以便起动和操作等离子焊炬10。在这方面，流体进入或离开第一流体通道26和第二流体通道28的相对移动方向可被用来控制电极组件16的定位。例如，电极组件16可以通过引导流体通过第一通道26来偏置活塞22以使电极接触喷嘴的方式移动至其中电极20接触喷嘴14的起动位置。当希望将电极组件16撤回到其中电极20不接触喷嘴14的操作位置时，引导流体按相反方向通过第二流体通道28流入活塞腔24的第二区域34，然后通过连接通路38流入活塞腔的第一区域30，并且然后通过第一流体通道26流至外部。沿该相反方向流动的该流体如此偏置活塞22以使得电极组件16撤回到电极20不接触喷嘴14的位置。

通常，在焊炬10起动期间，在电极20和喷嘴14之间产生了电压电势差，以使得跨过其之间的间隙形成电弧。等离子体气体然后流动并且电弧被从喷嘴口15向外吹直到其附着至工件(未示出)，在该点，喷嘴14与电源断开以使得在电极20和工件之间存在电弧。等离子焊炬10然后处于操作的工作模式。可以在Severance,Jr.等人的并且转让给ESAB Group公司的美国专利No.8,258,423中找到关于所公开的等离子焊炬10的功能和操作的更多细节，所述专利的全部内容通过引用被结合到本文中。将意识到，虽然所公开的配置关于撤回起动焊炬进行了描述，但是对于例如在Severance,Jr.等人的并转让给ESAB Group公司的美国专利No.7,081,597中所描述的那些的传统的高频率起动的焊炬同样适合，其全部内容通过引用被结合到本文中。

如将意识到的，确信等离子焊炬10的前端构件中的一些在操作期间经受苛刻的(例如，高温)环境。电极和喷嘴通常被认为是“消耗品”，其在操作期间易受老化。因此，必须周期性地替换这些构件以便使焊炬恢复至用于良好操作的适当条件。所公开的等离子焊炬10包括能够快速且容易地更换这些前端“消耗品”的特征。在一些实施例中，可以按能使前端构件作为单一组件被简单且容易拆卸和更换的方式地将多个前端构件联接到一起。

通常，等离子焊炬10的前端构件可以包括喷嘴14、电极20、围绕喷嘴的前部部分的护罩54、保持护罩的护罩保持器56、接合喷嘴和护罩两者的喷嘴保持杯衬套58和保持喷嘴保持杯衬套的喷嘴保持杯本体60。可以在喷嘴14和护罩54之间设置大致圆筒形的气体扩散器62。在备选的结构中，所述扩散器可以替换为缺乏引导保护气体流的特征的隔离器。备选地，所述特征可以整体地形成在例如喷嘴或者护罩的另一焊炬部分中。前部本体衬套帽64和前部本体衬套座66可以相对于前部隔离器本体68保持喷嘴14，所述前部隔离器本体自主焊炬体12向前延伸以包围电极保持器18的前部部分。气体挡板70可以围绕电极保持器18的一部分。气体挡板70的后部部分72可以与前部隔离器本体68接合并且气体挡板的前部部分74可以与喷嘴14接合。

虽然所图解的实施例将前部本体衬套帽64和前部本体衬套座66显示成分开的零件，但是其可被结合以形成单件式的前部本体衬套。另外，虽然所图解的实施例将气体挡板70显示成简单地装配在前部隔离器本体68和喷嘴14之间，但是气体挡板70可具有能使其成为“前端”组件一部分的特征。例如，气体挡板70可以通过螺纹连接到喷嘴14中。螺纹可被定位在用于使气体漩流的孔的下方或者螺纹可以在所述孔的上方。在后种情况中，可以通过形成比气体挡板或者喷嘴中的螺纹更深的槽缝而在气体挡板中设置气体通道，或者所述螺纹可以足够松以便气体可以流过螺纹中的空隙。备选地，气体挡板70可以是塑料的，并且可以通过将其卡配到喷嘴中或喷嘴上或者通过压配合而固定到喷嘴上。备选地，气体挡板70可以是通过o形环、卡环或者由弹性材料制成的垫片被固定至喷嘴的陶瓷材料。另外或者备选地，气体挡板可被附连至喷嘴14以将两个零件形成永久性组件。当然，在这些情况中的任何一种中，电极保持器18和气体挡板70被如此配置以使得电极保持器不会将气体挡板固定在焊炬内部。因此，当从等离子焊炬中移除“前端”组件时将移除气体挡板70。

将意识到，虽然这些元件被描述成分开的零件，但它们被如此提供不是关键的。例如，如先前指示的，在一些实施例中，气体扩散器62可以形成为喷嘴14的构成整体不可分割的部分。另外或者备选地，护罩54和保持器56可以形成为单件式零件，和/或喷嘴保持杯衬套58可以被永久地附连至喷嘴保持杯本体60以构成喷嘴保持杯。还预期到其他类似的组合和配置。

如稍后更详细地描述的，同时替换电极20、喷嘴14和护罩54可能是合乎需要的，因为它们在操作期间最易受到损坏或者磨损。对于所公开的配置，可以将前端的互连部件(例如，喷嘴14、气体扩散器62、护罩54、护罩保持器56、喷嘴保持杯衬套58和喷嘴保持杯本体60)作为单个单元从等离子焊炬10移除。一旦移除了上述零件，则可以单独地移除电极20。使用者可使预先装配好的前端互连部件组准备好作为单个单元连接到等离子焊炬10。将意识到，所公开的配置的优点是不需要专用的装具(fixture)或者工具来组装前端更换构件，并且使用者可以利用其手来组装和拆卸前端构件。

现在将更详细地描述等离子焊炬10的单个前端构件的配置和相互关系。如图1和图2中所示，喷嘴保持杯本体60是大致圆筒形的套筒，其与围绕焊炬主体12的焊炬外壳76的下端接合。具体地，喷嘴保持杯本体60包括向后定位的内部螺纹部分60a，所述内部螺纹部分接合形成于焊炬外壳76上的相应外部螺纹76a。喷嘴保持杯本体60还包括向前定位的外部螺纹部分60b，所述外部螺纹部分接合形成于护罩保持器56的后部圆筒形部分78上的相应内部螺纹56a。

护罩保持器56具有大致截头圆锥形的前部部分80。前部部分80的前端82包括内部周向唇部84，所述唇部接合护罩54的外部周向台肩86。虽然这是护罩保持器固定护罩的一个示例性方式，但是还可以使用例如螺纹的其他配置。护罩54也具有大致截头圆锥形状，包括定位在外部周向台肩86的前方的内部周向凹口88。内部周向凹口88被成形成接合气体扩散器62的前表面90和外表面92，从而将气体扩散器锁住在其中并且居中。

喷嘴14被接收在等离子焊炬10内部并且接合其几个零件。喷嘴14的面向后的表面94接合气体挡板70的向前表面96。喷嘴14的后部外表面98接合前部本体衬套帽64的内表面100，而喷嘴14的中间外表面102接合喷嘴保持杯衬套58的前部部分106的内表面104。喷嘴14的前部部分108具有稍微匹配护罩54的形状的大致截头圆锥形状。喷嘴14还具有内部空腔110，所述内部空腔以在其中无接触关系地包围电极20以及电极保持器18的一部分。喷嘴14还具有台肩154(图6B)，所述台肩用于接合喷嘴保持杯衬套58，以便一旦被安装就防止喷嘴14轴向向后运动。将意识到，台肩154起到一旦台肩154接合喷嘴保持杯衬套则阻止喷嘴相对于喷嘴保持杯衬套向后运动的止动器的作用。合适的止动器的其他实例包括卡环、套压环，(例如隔离器或者扩散器)、拧上的套筒、或者本领域普通技术人员可以想到的台肩的其他替代物，只要在喷嘴被放置到喷嘴保持杯衬套中之前其可以被组装到喷嘴上。

喷嘴保持杯衬套58包括圆筒形的后部部分112，而前部部分106具有大致匹配护罩保持器56的前部部分80的形状的截头圆锥形状。喷嘴保持杯衬套58的后部部分112具有内表面114，所述内表面被定尺寸成被前部隔离器本体68的相应圆柱形外表面116接收。前部隔离器本体68的外表面116可以包括配置成接收密封元件120的凹口118，所述密封元件120用于将前部隔离器本体密封至喷嘴保持杯衬套58。喷嘴保持杯衬套58可还包括具有后部表面61的台肩59(图2)，所述后部表面61配置成接合喷嘴保持杯本体60的前部表面63以在两个零件已经被联结之后防止喷嘴保持杯衬套轴向地向后运动。

气体挡板70可以是被接收在前部隔离器本体68中的周向凹口122中的大致圆筒形构件。如先前所指出的，气体挡板70具有接合喷嘴14的面向后的表面94的前表面96。气体挡板的后表面124接合周向凹口的面向前的表面126。因此，当前端构件与等离子焊炬10的其余部分接合时，气体挡板70被锁定在周向凹口122中。

如可以在图3中看到的，前部本体衬套座66以无接触的关系围绕挡板70。前部本体衬套座66被接收在前部隔离器本体68中的第二周向凹口128内部。前部本体衬套座66的前部唇部130被装配在第二周向凹口128内部的前部隔离器本体68的内表面132和前部本体衬套帽64的后部外表面134之间，其将前部本体衬套座66固定在第二周向凹口内部。

前部本体衬套帽64也被设置在前部隔离器本体68中的第二周向凹口128内部，并且被定位在前部本体衬套座66的前方。如所指出的，前部本体衬套帽64的后部外表面134将前部本体衬套座66的前部唇部130压靠在前部隔离器本体68的内表面132上。前部本体衬套帽64的前部外表面136按压配合方式接合前部隔离器本体68的内表面132。前部本体衬套帽64包括后部外表面134和前部外表面136之间的周向凹口138。该凹口138被配置成接收密封元件140，以将前部本体衬套帽64密封至前部隔离器本体68。在一个实施例中，密封元件140是弹性材料的O形环。

图4和图5以分解轴测图(即，未组装的状态)示出了前端构件的相互关系。图4示出了处于共轴对准的护罩保持器56、护罩54、气体扩散器62、喷嘴14、喷嘴保持杯衬套58和喷嘴保持杯本体60。图5以部分组装状态示出了前端元件，在所述部分组装状态中，喷嘴被插入喷嘴保持杯衬套58中并且喷嘴保持杯与喷嘴保持杯本体60接合。护罩保持器56、护罩54和气体扩散器62对准于但是远离喷嘴保持杯衬套58和喷嘴14。

再参见图6A和图6B，将更详细地描述喷嘴14。如可以看到的，喷嘴14具有大致截头圆锥形状的前部部分108和具有大致圆筒形形状的中心本体部分142。中心本体部分142自身包括第一、第二和第三部分144、146、148。第一部分144邻近前部部分108并且包括第一台肩154。第一台肩具有前表面156，所述前表面接合气体扩散器62的后表面160(图2)，以当所述构件被组装时将气体扩散器锁定在喷嘴14和护罩54之间。第一台肩154还具有后表面157，所述后表面用于接合喷嘴保持杯衬套58的鼻状部分57，以便一旦被安装时防止喷嘴轴向地向后运动。如稍后将更详细地解释的，第一台肩154和鼻状部分57之间的接合有利地促进了喷嘴14到喷嘴保持杯衬套58中的前端装载和喷嘴在喷嘴保持杯衬套内部的底部装载。

如可以看到的，第一部分144具有定位在第一台肩154前方的圆筒形部分145。该圆筒形部分145可以被定尺寸成按压配合关系接收气体扩散器62的内表面93(图2)，以便将气体扩散器保持在喷嘴上。

第一部分144还具有用于接收第一密封元件152的第一凹口150(图1)，所述第一密封件在所示实施例中是O形环。第一部分具有第一外径D1，所述第一外径被定尺寸成在第一部分部分144和喷嘴保持杯衬套58的内表面104(图2)之间提供接近的一致性。当被安装时，第一密封元件152将第一部分144密封至喷嘴保持杯衬套58。

中心本体部分142的第二部分146具有用于接收第二密封元件164的第二凹口162(图2)，所述第二密封元件在所示实施例中是O形环。第二部分具有第二直径D2，所述第二直径被定尺寸成在喷嘴14的后部外表面98和前部本体衬套帽64的内表面100之间提供接近的一致性。当被安装时，第二密封元件164将第二部分146密封至前部本体衬套帽64。如可以看到的，第二直径D2小于第一直径D1。如稍后将更详细地描述的，直径方面的该差异在装配/折卸期间促进了喷嘴14自前部本体衬套帽64和喷嘴保持杯衬套58的安装/移除。

中心本体部分142的第三部分148包括邻近内部空腔110设置的内部周向台肩166。当安装喷嘴时该内部周向台肩抵靠气体挡板70的前部部分72就位。周向台肩166形成了面向后的表面94，当喷嘴14安装在等离子焊炬10中时，所述表面94邻接气体挡板70的前部部分72，将气体挡板70锁定在喷嘴和前部隔离器本体68之间以及将喷嘴锁定在等离子焊炬10内部期望的轴向位置中。

如所指出的，选择喷嘴14的尺寸，以便于喷嘴相对于等离子焊炬10的剩余元件安装和移除。具体地，第二部分146的第二直径D2小于第一部分144的第一直径D1。并且如可以在图1和图2中看到的，喷嘴保持杯衬套58中的开口的直径D3大于前部本体衬套帽64中的开口的直径D4。在安装和移除期间，该配置允许喷嘴14的第二部分146和第三部分148与第二密封元件164一起在不干涉喷嘴保持杯的情况下滑过喷嘴保持杯衬套58的内表面104，以便可以在不损伤第二密封元件164的情况下实现平稳插入。只有当喷嘴14的第一部分144接合喷嘴保持杯衬套58的内表面104时由于第一密封元件152而在喷嘴和喷嘴保持杯衬套之间形成密封。当前端“单元”被组装到等离子焊炬的其余部分上时在164处与前部本体衬套帽形成密封。

以下的表1中阐明了喷嘴保持杯衬套58、喷嘴14、前部本体衬套帽64、密封元件164及其之间的间隙的选定的非限制的示例性尺寸。

表1

可以如下地进行前端“单元”的组装。可以将喷嘴14的第三部分148(图6B)推过喷嘴保持杯衬套58的内径(D3)直到其底部(即，肋条154(图4)接触喷嘴保持杯衬套58的鼻状部分57)，从而“形成”密封部152，并且将喷嘴14密封至喷嘴保持杯衬套58。然后可以将喷嘴保持杯衬套58放入喷嘴保持杯本体60的内径中以使得喷嘴保持杯衬套的后部表面61接合喷嘴保持杯本体60的前部表面63。对于其中气体扩散器62不是喷嘴14或者护罩的永久性部分的实施例，于是可以将气体扩散器62安装到喷嘴上。可以将护罩54定位成以使得其通过扩散器62相对于喷嘴14居中并且搁靠在喷嘴保持杯衬套58的鼻状部分57上。然后可以将护罩保持器56通过螺纹连接到喷嘴保持杯本体60上以便锁住护罩14和气体扩散器62。在该状态中，喷嘴14能够轴向地自由移动少量距离。从而组装前端单元。

其次，假定气体挡板70、电极保持器18和电极20被组装到焊炬中，可以通过将前端单元螺纹连接到焊炬76的螺纹76a上来安装前端单元。当喷嘴14的面向后的表面94接合气体挡板70的前表面96时前端单元将在气体挡板上降至底部。

可以颠倒地应用这些步骤来从等离子焊炬10的其余部分移除前端单元。

如将意识到的，为喷嘴14提供相对于喷嘴保持杯衬套58的急停使得能从前面装载前端单元的元件。这与例如Severance,Jr.的美国专利No.7,256,366中所公开的那些的先前设计形成对比，所述先前设计需要从后面装载前端单元的元件。

此外，对于先前的配置(诸如美国专利No.7,256,366中描述的那些)，喷嘴必须被装载到装具上，所述装具具有用于喷嘴保持杯的螺纹和用于喷嘴的模拟气体漩流挡板的座。对于本公开的配置，在不需要任何种类的装具的情况下喷嘴14装入到喷嘴保持杯衬套58的前部中。另外，对于先前的配置，必需将所述杯通过螺纹连接到装具上以便压缩地将密封件放入喷嘴的台肩和喷嘴保持杯衬套中的唇部之间。对于本公开的配置，省略了该步骤。只不过是将喷嘴保持杯衬套58放入到喷嘴保持杯本体60中。

此外，对于先前的配置，必须将螺母通过螺纹连接到喷嘴上以维持密封件在喷嘴的台肩和喷嘴保持杯衬套的唇部之间的压缩。替代地，将夹片滑入到喷嘴中的凹槽中以维持密封件的压缩。在两种情况中，紧固件支靠在喷嘴保持杯衬套的端部上以保持密封件上的压力。对于本设计，不需要专用的紧固件来固定喷嘴或者维持表面密封件上的压力，因为已经消除了表面密封件。最后，对于先前的设计，必须从专用装具上移除喷嘴保持杯/喷嘴组件，并且必须通过将护罩保持器通过螺纹连接到喷嘴保持杯本体上来使用护罩保持器将扩散器和护罩固定到位。此外，对于本设计，不需要装具来完成该接合。

如将意识到的，本公开的设计提供了能在不需要专用装具或者附加的紧固件和用于安装和移除所述紧固件的工具的情况下预组装所述前端部件的优点。本公开的设计使得组装/折卸更高效。

如先前指出的，前部单元的各个零件的独特的空间结构允许使用者在不需要专用装具的情况下替换所述焊炬的可消耗零件。还确保了当喷嘴保持杯本体60最后紧固在焊炬外壳76上时各个前端元件相对于彼此被锁定在期望的轴向和同心位置中。

现在参见图7-11，公开了一种供所公开的等离子焊炬10使用的备选的前端配置。类似于相对于图1-6B所述的配置，图7-11的前端单元包括护罩54、护罩保持器56、喷嘴保持杯本体60、喷嘴170和气体扩散器172。所述护罩、护罩保持器和喷嘴保持杯本体可以大体上与相对于图1-6B所述的那些相同。所述喷嘴170和气体扩散器172也可以与相对于图1-6B所述的那些类似，现在将描述差异。

参见图8，喷嘴170可以包括相对于喷嘴14所描述的所有特征，具有以下例外，其可具有配置成允许与气体扩散器172卡配接合的一个或多个特征。在一些实施例中，气体扩散器172可以是由聚合物形成的。在一个非限制的示例性实施例中，气体扩散器172是玻璃增强的聚醚酰亚胺。其他示例性材料包括诸如G-10的填充玻璃的环氧树脂；类似Vespel、Meldin 7000或Tecasint 2011的未增强的聚酰亚胺；Torlon；填充玻璃的PEEK或者未增强的聚醚酰亚胺。另外，可以使用陶瓷材料，并且可以粘牢到位，或者喷嘴的材料可以在其上翻转(roll over)以将其固定。因此，可以使用任何种类的材料，只要其起到电绝缘器的作用并且对温度有适当抵抗力。在一些实施例中，气体扩散器172可以包括阳极化的铝。气体扩散器172可以是通过注入模制工艺或者其他适当工艺形成的。因此，气体扩散器172可具有足够的弹性以允许其在安装期间卡配到喷嘴170上。喷嘴170可以包括匹配护罩54的形状的大致截头圆锥形状的前部部分174。中心本体部分176具有大致圆筒形形状并且可被分成第一、第二和第三部分178、180和182。第一部分178邻近前部部分174并且包括第一台肩184。第一台肩具有前表面186，所述前表面接合气体扩散器172的后表面188(图9C)，以当所述构件被组装时将气体扩散器锁定在喷嘴170和护罩54之间。第一部分178具有定位在第一台肩184前部的圆筒形部分190。该圆筒形部分190被定尺寸成接收气体扩散器172的内表面192(图9C)。第二台肩194被直接邻近截头圆锥的前部部分174设置在圆筒形部分190的前端处。该第二台肩194可具有台肩直径D5，所述台肩直径D5比圆筒形部分190的外径D6稍大。台肩直径D5还可以比气体扩散器172的内径D7(图9C)稍大。在一些实施例中，D6/D7之间的间隙可以从0英寸到大约0.003英寸，而D5可以比D7至少大0.004英寸。将意识到，这些尺寸不是限制性的，并且可以依照要求使用其他间隙。

如将意识到的，喷嘴170和气体扩散器172之间在直径方面的该轻微差异使得在安装期间气体扩散器能被卡配到喷嘴的圆筒形部分190上。气体扩散器172于是被第二台肩194保持在喷嘴170上。图10示出了安装在喷嘴170上的气体扩散器172。图11示出了气体扩散器172、喷嘴170、护罩54、护罩保持器56和喷嘴保持杯衬套58的相对配置。如可以看到的，气体扩散器172的内表面192被接收在喷嘴170的圆筒形部分190的沟槽内部，并且由第二台肩194保持。

图8-11的实施例使得能够使用一种可以被永久地压制或卡配到喷嘴上的相对便宜的注射模制的气体扩散器。所述扩散器于是起到喷嘴保持杯衬套58支靠特征的作用以当前端部件被移除时从焊炬中拔出喷嘴。附带优点是可以提高喷嘴/护罩的同心度。

本领域的普通技术人员将从具有前述说明和相关附图中存在的教导的优点的这些发明中想到本文所阐述的发明的许多修改及其他实施例。因此，理解的是，本发明不限于所公开的特定实施例并且修改及其他实施例包含在所附权利要求的范围内。虽然本文应用了专用术语，但是其仅被用于普通的和描述性的意义而非用于限制目的。虽然已经参照一些实施例公开了本发明，但是在不脱离如所附权利要求限定的发明的精神和范围的情况下对所述实施例进行更改和改变是可能的。因此，本发明不限于所述实施例，而且其具有由以下权利要求的措辞及其同等措词所限定的全部范围。