РАЗЪЕМ ДЛЯ СИСТЕМЫ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ ГОРЕЛКИ Российский патент 2023 года по МПК H05H1/34 B23K10/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится, в целом, к узлу быстро подсоединяемого и быстро отсоединяемого разъема для системы плазменно-дуговой горелки.

Уровень техники

Горелки для термической обработки, такие как плазменно-дуговые горелки, широко используются для нагревания, резки, строжки и маркировки материалов. Плазменно-дуговая горелка, как правило, включает в себя электрод, сопло, имеющее центральное выходное отверстие, выполненное внутри корпуса горелки, электрические соединения, каналы для охлаждения и каналы для текучих сред, обеспечивающие управление дугой (например, плазмообразующего газа). При необходимости, для управления формой потока текучей среды в плазменной камере, образованной между электродом и соплом, используется завихритель. В некоторых горелках для фиксации сопла и/или завихрителя в плазменно-дуговой горелке может использоваться поджимной колпак. Во время работы горелка создает плазменную дугу, которая представляет собой сжатую струю ионизированного газа с высокой температурой и достаточной кинетической энергией, чтобы способствовать удалению расплавленного металла.

Разъемный узел, как правило, используется для подключения горелки для термической обработки (например, плазменно-дуговой горелки) через один или более контактов к действующей системе (например, к источнику питания/подачи газа плазменно-дуговой системы), которая выполнена с возможностью подачи текучих сред, сигналов и/или питания в горелку для поддержки требуемой работы горелки. Так как плазменно-дуговая система может использоваться в различных приложениях и процессах в самых разнообразных условиях эксплуатации, для поддержки различных приложений и процессов могут потребоваться разные горелки и/или кабели. Таким образом, горелки и/или кабели необходимо быстро подключать и отключать от плазменно-дуговой системы для проведения легкой замены, избегая длительных периодов простоя и поддерживая надежные герметичные соединения для подачи питания, текучих сред и сигналов.

Несмотря на то, что на сегодняшнем рынке существуют соединения, которые позволяют быстро подключать и отключать горелку применительно к источникам питания, они создают проблемы при эксплуатации, в том числе создают проблемы с шумом сигнала, нежелательные перепады давления, неправильные соединения горелки с источником питания, нежелательные утечки и зазор между силовыми и сигнальными проводами. Кроме того, расположение контактов в существующих конструкциях разъемов ограничивает функциональные возможности горелки и возможности увеличения количества контактов, так как в этих конструкциях отсутствует место для размещения дополнительных контактов, поддерживающих, например, связь в рамках технологии радиочастотной идентификации (RFID), дополнительное протекание тока дежурной дуги, источник питания повышенной мощности, дополнительные функции газового контроля, регулировку высоты горелки и индексацию длины кабеля между источником питания и горелкой. Существующие конструкции подключения также не имеют контактов увеличенного диаметра для более широких и разнообразных диапазонов мощности и сигналов.

Таким образом, существует потребность в конструкциях соединительных узлов, которые устраняют эти недостатки, одновременно поддерживая быстрое подключение и отключение плазменно-дуговой горелки от плазменно-дуговой системы. В частности, существует потребность в конструкции разъемного узла, который вмещает в себя большее количество контактов для передачи дополнительных сигналов связи между плазменно-дуговой горелкой и плазменно-дуговой системой, при этом сохраняя изоляцию сигналов и целостность сигналов между контактами.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение предусматривает различные конструкции разъемного узла, который обеспечивает систему быстрого разъединения с портами подачи сигнала и текучей среды. Разъемный узел также предусматривает больше эксплуатационных возможностей, отвечает более строгим требованиям к конструкции и содержит оптимизированное разнесение и ориентацию для размещения дополнительных и/или различных контактов и сигналов без создания помех или нарушения целостности соединения. Например, разъемный узел согласно настоящему изобретению предотвращает шумовые помехи и неправильные установки и/или соединения, снижает перепады давления и улучшает надежность соединений. В некоторых вариантах осуществления такой узел горелки включает в себя единственный удерживающий механизм для быстрого соединения и разъединения. В некоторых вариантах осуществления в узле горелки контакты разделены на зоны с одинаковыми контактами, которые разнесены по окружности друг от друга для максимизации пути утечки, тем самым уменьшая утечку тока в ограниченном пространстве. В некоторых вариантах осуществления узел горелки включает в себя перегородки и другие заградительные конструкции для обеспечения дополнительной изоляции между зонами.

В одном аспекте настоящее изобретение предусматривает собой кабельный разъем для подключения кабеля плазменно-дуговой горелки к источнику питания системы плазменной резки. Кабельный разъем включает в себя участок основания и центральный канал, расположенный на участке основания, где центральный канал выполнен с возможностью подачи газа и тока горелки в плазменно-дуговую горелку. Кабельный разъем также включает в себя множество контактов, расположенных радиально вокруг центра центрального канала. Множество контактов, расположенных по радиусу от приблизительно 0,4 дюйма до приблизительно 0,65 дюйма от центра центрального канала в радиальной плоскости участка основания. Множество контактов включает в себя один или более контактов дежурной дуги, выполненных с возможностью подачи управляющего тока в плазменно-дуговую горелку. Один или более контактов дежурной дуги расположены под углом от приблизительно 27 градусов до приблизительно 64 градуса вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости. Множество контактов также включает в себя один или более контактов сигналов управления, радиально расположенных под углом от приблизительно 120 градусов до приблизительно 170 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости. Один или более контактов сигналов управления включают в себя по меньшей мере один из контакта пуска, выполненного с возможностью выработки сигнала пуска для приведения в действие горелки, или контакта измерения расходного материала, выполненного с возможностью выработки сигнала обнаружения для измерения расходного материала в горелке. Угловое расстояние между каждым из контактов дежурной дуги и ближайшим из контактов сигналов управления составляет приблизительно 66 градусов или более, так что уменьшается утечка тока между контактами дежурной дуги и ближайшим из контактов сигналов управления.

В другом аспекте настоящее изобретение предусматривает кабельный разъем для подключения контакта плазменно-дуговой горелки к источнику питания системы плазменной резки, кабельный разъем включает в себя участок основания и центральный канал, расположенный на участке основания, причем центральный канал выполнен с возможностью подачи газа и тока горелки в плазменно-дуговую горелку. Кабельный разъем также включает в себя множество контактов, расположенных радиально вокруг центра центрального канала. Множество контактов расположены по радиусу от приблизительно 0,4 дюйма до приблизительно 0,65 дюйма от центра центрального канала в радиальной плоскости участка основания. Множество контактов включает в себя один или более контактов дежурной дуги, радиально расположенных по радиусу вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости. Один или более контактов дежурной дуги выполнены с возможностью подачи тока дежурной дуги в плазменно-дуговую горелку. Множество контактов также включает в себя один или более контактов дежурной дуги, радиально расположенных по радиусу вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости. Один или более контактов дежурной дуги включают в себя контакт пуска для выработки сигнала пуска с целью приведения в действие горелки. Угловое расстояние между контактом дежурной дуги и ближайшим из контактов сигналов управления составляет не более приблизительно 103 градуса при измерении по отношению к центральному каналу, в то время как длина пути утечки между контактом дежурной дуги и ближайшим контактом сигналов управления больше или равна приблизительно 12,6 мм.

В еще одном аспекте настоящее изобретение предусматривает разъем для системы плазменной резки, включающий в себя источник питания системы плазменной резки и плазменно-дуговую горелку. Разъем включает в себя участок основания и центральный канал, расположенный на участке основания, причем центральный канал выполнен с возможностью подачи газа и тока горелки в плазменно-дуговую горелку системы плазменной резки. Разъем также включает в себя множество контактов, расположенных радиально вокруг центрального канала в радиальной плоскости участка основания. Множество контактов разделено на наборы отдельных периферийных зон вокруг центрального канала. Набор отдельных кольцевых зон включает в себя первую зону, расположенную в первом квадранте в радиальной плоскости участка основания. Первая зона включает в себя один или более контактов дежурной дуги, выполненных с возможностью подачи тока дежурной дуги в плазменно-дуговую горелку. Набор отдельных периферийных зон также включает в себя вторую зону, расположенную во втором-четвертом квадрантах в радиальной плоскости участка основания. Вторая зона включает в себя контакт пуска, предназначенный для выработки сигнала пуска для приведения в действие горелки. Расстояние между парой контактов в первой зоне больше, чем расстояние между парой контактов во второй зоне.

В некоторых вариантах осуществления каждый из первого контакта и последнего контакта второй зоны отстоит в радиальном направлении по меньшей мере на 0,3 дюйма по длине дуги от соответствующих соседних контактов первой зоны.

В некоторых вариантах осуществления разъем дополнительно включает в себя средство для изоляции одного или более контактов во второй зоне от одного или более контактов дежурной дуги в первой зоне с целью уменьшения утечки тока от контактов дежурной дуги до контактов во второй зоне.

В еще одном аспекте настоящее изобретение предусматривает способ изготовления разъема для системы плазменной резки. Разъем содержит участок основания и центральный канал, расположенный на участке основания, для подачи газа и тока горелки в плазменно-дуговую горелку системы плазменной резки. Способ включает в себя размещение одного или более контактов дежурной дуги в радиальном направлении под углом от приблизительно 0 градусов до приблизительно 90 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости участка основания, где контакты дежурной дуги выполнены с возможностью подачи тока дежурной дуги в плазменно-дуговую горелку. Способ также включает в себя размещение одного или более оставшихся контактов в радиальном направлении под углом от приблизительно 90 градусов до приблизительно 360 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости участка основания, причем оставшиеся контакты включают в себя контакт пуска, предназначенный для выработки сигнала пуска с целью приведения в действие горелки. Способ дополнительно включает в себя радиальное разнесение контактов дежурной дуги и оставшихся контактов так, что расстояние между парой контактов дежурной дуги превышает расстояние между парой оставшихся контактов.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя вставку одной или более изолирующих перегородок между одним или более контактами дежурной дуги и одним или более оставшимися контактами для уменьшения утечки тока дежурной дуги от контактов дежурной дуги до оставшихся контактов.

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает в себя размещение каждого из одного или более контактов дежурной дуги и одного или более оставшихся контактов по радиусу от приблизительно 0,4 дюйма до приблизительно 0,65 дюйма от центра центрального канала в радиальной плоскости участка основания.

Любой из вышеупомянутых аспектов может включать в себя одну или более из следующих особенностей. В некоторых вариантах осуществления расстояние по прямой между контактом дежурной дуги и ближайшим из контактов сигналов управления составляет приблизительно 0,6 дюйма. В некоторых вариантах осуществления ближайший контакт сигналов управления содержит контакт измерения расходного материала. В некоторых вариантах осуществления наименьшее угловое расстояние между одним или более контактами дежурной дуги и одним или более контактами сигналов управления составляет приблизительно 60 градусов. В некоторых вариантах осуществления наибольшее угловое расстояние между одним или более контактами дежурной дуги и одним или более контактами сигналов управления составляет приблизительно 140 градусов. В некоторых вариантах осуществления один или более контактов сигналов управления дополнительно включают в себя контакт питания, выполненный с возможностью подачи напряжения на один или более контактов сигналов управления и питания на плату управления плазменно-дуговой горелки.

В некоторых вариантах осуществления пониженная утечка тока дополнительно достигается за счет использования по меньшей мере одного из первой изолирующей перегородки, расположенной под углом приблизительно 80 градусов, или второй изолирующей перегородки, расположенной под углом приблизительно 95 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости. Первая или вторая изолирующая перегородка может быть расположена радиально между контактом дежурной дуги и контактом сигналов управления.

В некоторых вариантах осуществления каждый из контактов дежурной дуги отстоит на расстоянии по длине дуги приблизительно 0,05 дюйма (например, приблизительно 0,046 дюйма) от соседнего контакта дежурной дуги. В некоторых вариантах осуществления каждый из контактов сигналов управления отстоит на расстоянии по длине дуги приблизительно 0,03 дюйма от соседнего контакта сигналов управления. В некоторых вариантах осуществления длина дуги между парой контактов дежурной дуги больше, чем длина дуги между парой контактов сигналов управления.

В некоторых вариантах осуществления кабельный разъем дополнительно содержит направляющий ключ, расположенный под углом приблизительно 0 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости. Направляющий ключ выполнен с возможностью сопряженного соединения с направляющим ключом соответствующего разъема источника питания системы плазменной резки. Направляющий ключ может содержать по меньшей мере два осевых уступа участка основания, сформированные для определения соответствующего разъема источника питания.

В некоторых вариантах осуществления множество контактов дополнительно включает в себя множество контактов обмена данными, расположенных радиально под углом от приблизительно 180 градусов до приблизительно 214 градусов вокруг отверстия центрального канала в радиальной плоскости. Множество контактов обмена данными выполнены с возможностью обмена данными между плазменно-дуговой горелкой и источником питания. В некоторых вариантах осуществления множество контактов дополнительно включает в себя контакт определения, расположенный радиально под углом приблизительно 230 градусов вокруг отверстия центрального канала в радиальной плоскости. Контакт определения выполнен с возможностью подачи сигнала относительно того, является ли горелка механизированной или ручной горелкой. В некоторых вариантах осуществления множество контактов дополнительно включает в себя множество контактов определения длины, расположенных радиально под углом от приблизительно 240 градусов до приблизительно 300 градусов вокруг отверстия центрального канала в радиальной плоскости. Множество контактов определения длины выполнено с возможностью подачи сигнала источнику питания о длине провода плазменной горелки.

В некоторых вариантах осуществления контакт пуска расположен под углом приблизительно 147 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости. Контакт пуска может располагаться под углом от приблизительно 80 градусов до приблизительно 120 градусов от ближайшего из контактов дежурной дуги. В некоторых вариантах осуществления контакт измерения расходного материала расположен под углом приблизительно 130 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости. В некоторых вариантах осуществления один или более контактов дежурной дуги расположены под углом от приблизительно 0 градусов до приблизительно 90 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости. Например, один или более контактов дежурной дуги расположены под углом от приблизительно 20 градусов до приблизительно 70 градусов вокруг центра канала в радиальной плоскости. В некоторых вариантах осуществления один или более контактов сигналов управления расположены под углом от приблизительно 120 градусов до приблизительно 170 градусов вокруг центра канала в радиальной плоскости.

В некоторых вариантах осуществления система плазменной резки содержит систему плазменной резки с воздушным охлаждением. В некоторых вариантах осуществления множество контактов расположено по радиусу приблизительно 0,55 дюйма от центра центрального канала в радиальной плоскости.

Краткое описание чертежей

Преимущества изобретения, описанного выше, вместе с дополнительными преимуществами, можно лучше понять, обратившись к последующему описанию совместно с сопроводительными чертежами. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе; вместо этого акцент, как правило, делается на иллюстрации принципов изобретения. На чертежах:

фиг.1 - разъемный узел системы плазменной резки, который включает в себя кабельный разъем и соответствующую розетку разъема, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг.2a и 2b - вид с торца и вид в перспективе, соответственно, ближнего конца кабельного разъема разъемного узла, показанного на фиг.1, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 - примерная компоновка разнесения между различными элементами кабельного разъема 102 разъемного узла 100, показанного на фиг.1, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - вид в перспективе ближнего конца примерного разъема контакта без изолирующих перегородок согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 - вид в перспективе гнезда разъема разъемного узла, показанного на фиг.1, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - вид в разрезе участка разъемного узла, показанного на фиг.1, включая кабельный разъем, соединенный с розеткой разъема, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 - вид в перспективе другой примерной розетки разъема, выполненной с возможностью сопряженного соединения с кабельным разъемом, показанным на фиг.4, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения; и

фиг.8 - примерный способ изготовления кабельного разъема разъемного узла, показанного на фиг.1, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 показан разъемный узел 100 для системы плазменно-дуговой резки, которая включает в себя кабельный разъем 102 и соответствующую розетку 104 разъема, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Кабельный разъем 102 имеет ближний конец 106 и дальний конец 108, образующий продольную ось А, проходящую через него. Ближний конец 106 кабельного разъема 102 выполнен с возможностью соединения с кабельной розеткой 104. В некоторых вариантах осуществления кабельная розетка 104 представляет собой штепсельную розетку, расположенную на источнике 110 питания и/или газа системы плазменно-дуговой резки. Дальний конец 108 кабельного разъема 102 выполнен с возможностью присоединения к плазменно-дуговой горелке (не показана) с помощью одного или более кабелей (не показаны). Таким образом, после сопряженного соединения с кабельной розеткой 104 кабельный разъем 102 позволяет подключить кабель плазменно-дуговой горелки к источнику питания системы плазменно-дуговой резки. Кабельный разъем 102 вместе с кабельной розеткой 104 передает текучие среды, сигналы и/или питание в плазменно-дуговую горелку. Кабельный разъем 102 можно отсоединять от кабельной розетки 104 быстрым движением срабатывания, как подробно описано ниже. В некоторых вариантах осуществления система плазменно-дуговой резки, которая содержит разъемный узел 100, плазменно-дуговую горелку и источник 110 питания/газа, охлаждается воздухом.

На фиг.2a и 2b показаны вид с торца и вид в перспективе, соответственно, ближнего конца 106 кабельного разъема 102 разъемного узла 100, показанного на фиг.1, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано, кабельный разъем 102 включает в себя участок 200 основания, расположенный на ближнем конце 106 кабельного разъема 102, где участок 200 основания образует радиальную плоскость 202, которая по существу перпендикулярна продольной оси A кабельного разъема 102. В некоторых вариантах осуществления радиальная плоскость 202 является по существу круглой. Кабельный разъем 102 также включает в себя центральный канал, расположенный на участке 200 основания, поэтому отверстие 204 центрального канала расположено в радиальной плоскости 202 и открыто на ближнем конце 106. Отверстие 204 центрального канала, которое расположено в центре 206 радиальной плоскости 202, выполнено с возможностью направления газа и/или подачи электрического тока (например, тока из электросети) из источника питания и/или газа в плазменно-дуговую горелку. Кроме того, кабельный разъем 102 включает в себя несколько портов (вместе обозначенных ссылочной позицией 208), например, в форме выступающих контактов, расположенных радиально вокруг отверстия 204 центрального канала в радиальной плоскости 202 для передачи различных типов сигналов между горелкой и источником 110 питания/газа. Каждый из этих контактов 208, как правило, расположен со смещением от центра, неконцентричным и несимметричным образом вокруг центра 206 радиальной плоскости 202. Ориентация и расстояние между различными контактами 208 адаптированы к соответствующим сигналам или передаваемым текучим средам.

В некоторых вариантах осуществления многочисленные контакты 208 включают в себя зону 210 из одного или более контактов дежурной дуги, например, трех контактов 208a-c дежурной дуги, показанных на фиг.2a и 2b, как правило, расположенных в первом квадранте (то есть под углом от 0 градусов до приблизительно 90 градусов) радиальной плоскости 202 вокруг центра 206. В контексте настоящей заявки, угловые измерения, описанные в данном документе, проводятся вокруг центра 206 радиальной плоскости 202 и по часовой стрелке по отношению к контрольной точке (то есть 0 градусов), которая может находиться там, где расположены один или более направляющих ключей 240. Контакты 208a-c дежурной дуги могут располагаться под углом от приблизительно 20 градусов до приблизительно 70 градусов вокруг центра 206 (например, от приблизительно 27 градусов до приблизительно 64 градуса), причем первый контакт 208a дежурной дуги находится под углом приблизительно 27 градусов, второй контакт 208b дежурной дуги находится под углом приблизительно 46 градусов, и третий контакт 208c дежурной дуги находится под углом приблизительно 64 градуса. Несмотря на то, что на фиг.2a и 2b показано три контакта 208a-c дежурной дуги, контактов дежурной дуги может быть больше или меньше, например, может быть один контакт дежурной дуги или два контакта дежурной дуги со вторым контактом в качестве резервного. Каждый из этих контактов 208a-c дежурной дуги выполнен с возможностью подачи тока дежурной дуги от источника 110 питания/газа в плазменно-дуговую горелку.

В некоторых вариантах осуществления оставшиеся контакты 208, которые представляют собой контакты, расположенные во втором-четвертом квадрантах радиальной плоскости 202, включают в себя зону 212 из одного или более контактов сигналов управления. Например, зона 212 может включать в себя три контакта 208e-g сигналов управления, выполненных с возможностью передачи различных сигналов управления из источника питания/газа в плазменно-дуговую горелку для управления различными аспектами работы горелки. В частности, зона 212 контактов сигналов управления может включать в себя контакт 208e сенсорного выключателя колпака, выполненный с возможностью подачи в источник питания/газа электрического сигнала в случае обнаружения установки расходного материала в горелку. Зона 212 контактов сигналов управления также может включать в себя контакт 208f пуска, выполненный с возможностью подачи сигнала пуска в источник питания/газа для начала работы горелки в случае, если оператор приводит в действие спусковой крючок на горелке. Зона 212 контактов сигналов управления может дополнительно включать в себя контакт 208g питания, выполненный с возможностью подачи напряжения (например, 18 В) из источника питания/газа в зону 212 контактов сигналов управления и на плату управления (не показана) плазменно-дуговой горелки, выполненной с возможностью обеспечения обмена данными между подключенной плазменной горелкой и платой цифровой обработки сигналов источника 110 питания, обнаружения наличия одного или более расходных материалов в горелке, обеспечения регулировки тока плазменной дуги, отображения состояния рабочих параметров (например, текущего уровня и рабочего состояния горелки и предупредительных сигналов) и исполнения пользовательских команд управления (например, управления отключением). В некоторых вариантах осуществления зона 212 контактов сигналов управления, как правило, расположена во втором квадранте (то есть под углом от 90 до 180 градусов) радиальной плоскости 202 вокруг центра 206 радиальной плоскости 202. Например, они могут располагаться радиально под углом от приблизительно 120 градусов до приблизительно 170 градусов вокруг центра 206, где контакт 208e сенсорного выключателя колпака находится под углом приблизительно 130 градусов, контакт 208f пуска находится под углом приблизительно 147 градусов, и контакт 208g питания находится под углом приблизительно 164 градуса. В некоторых вариантах осуществления контакт 208f пуска расположен под углом между приблизительно 80 градусами и приблизительно 120 градусами от ближайшего в радиальном направлении контакта дежурной дуги (например, контакта 208c дежурной дуги).

В некоторых вариантах осуществления оставшиеся контакты 208 включают в себя контакт 208d регулировки высоты горелки, расположенный в радиальной плоскости 202 радиально между зоной 210 контактов дежурной дуги и зоной 212 контактов сигналов управления, но не является частью зоны 210 контактов дежурной дуги или зоны 212 контактов сигналов управления. Например, контакт 208d регулировки высоты горелки может быть расположен под углом приблизительно 90 градусов в радиальной плоскости 202. Этот контакт 208d выполнен с возможностью выполнения управления высотой с помощью ЧПУ, если кабельный разъем 102 соединяет механизированную горелку с системой плазменно-дуговой резки. Контакт 208d регулировки высоты горелки может измерять напряжение (или сопротивление) дуги с помощью омического контакта, прикрепленного к обрабатывающей головке присоединенной горелки, в заготовке и автоматически отправлять сигналы в источник 110 питания для регулировки высоты с целью обеспечения оптимальной производительности резки независимо от вариаций материала заготовки.

В некоторых вариантах осуществления оставшиеся контакты 208 включают в себя зону 222 из одного или более контактов 208h-j обмена данными, выполненных с возможностью обмена данными различных типов между плазменной горелкой и источником 110 питания/газа. Зона 222 контактов обмена данными в радиальном направлении продолжается от приблизительно 180 градусов до приблизительно 214 градусов вокруг центра 206 радиальной плоскости 202. В частности, контакты обмена данными могут включать в себя две линии связи 208i, 208j, расположенные под углом приблизительно 198 градусов и приблизительно 214 градусов, соответственно, выполненные с возможностью обеспечения последовательной линии связи RS-485 и контакта 208h заземления, расположенного под углом приблизительно 180 градусов и выполненного с возможностью обеспечения базового заземления для контактов 208i и 208j обмена данными.

В некоторых вариантах осуществления оставшиеся контакты 208 включают в себя контакт 208k определения горелки, расположенный радиально под углом приблизительно 230 градусов вокруг центра 206 радиальной плоскости 202, смежной с зоной 222 контактов обмена данными. Контакт 208k определения горелки выполнен с возможностью подачи сигнала в источник 110 питания и/или газа относительно того, является ли подключенная горелка механизированной или ручной горелкой. В некоторых вариантах осуществления оставшиеся контакты 208 дополнительно включают в себя зону 224 из одного или более контактов определения длины, расположенных радиально под углом от приблизительно 240 градусов до приблизительно 300 градусов вокруг центра 206 радиальной плоскости 202. Как показано на фиг.2a, контакты определения длины могут содержать три контакта 208l, 208m, 208n, каждый из которых выполнен с возможностью подачи сигнала в источник 110 питания/газа относительно длины кабеля плазменной горелки. В некоторых вариантах осуществления многочисленные контакты определения длины используются для выработки различных комбинаций чисел, которые соответствуют разной длине контактов. Например, если используются два контакта определения длины, двоичные коды 0-0, 0-1 и 1-1, вырабатываемые этими двумя контактами, представляют разные длины контактов. Таким образом, при использовании трех контактов можно определить даже еще большую длину контактов. В некоторых вариантах осуществления оставшиеся контакты 208 дополнительно включают в себя один или более резервных контактов для дальнейшего увеличения обмена данными. Например, как показано на фиг.2a, три резервных контакта 208o, 208p, 208q расположены рядом с зоной 224 контактов определения длины. Эти три резервных контакта 208o, 208p, 208q могут располагаться под углом приблизительно 300 градусов, 316 градусов и 333 градусов, соответственно, вокруг центра 206 радиальной плоскости 202.

В другом аспекте радиальное расположение зоны 210 контактов дежурной дуги относительно оставшихся контактов 208 оптимизировано для уменьшения утечки тока. В контексте настоящего изобретения утечка тока определяется как утечка электрического тока по поверхности изолятора (например, по радиальной плоскости 202 участка 200 основания) между двумя проводящими частями (например, между двумя контактами). Такой ток утечки может вызвать короткое замыкание в зазоре между двумя контактами. Таким образом, путь утечки между контактами должен быть достаточно большим (например, согласно соответствующему отраслевому стандарту, такому как IEC 50974-1 ED5) для того, чтобы предотвратить короткое замыкание и тем самым гарантировать безопасность оператора. В частности, так как контакты дежурной дуги зоны 210 выполнены с возможностью проводить большой ток, необходимо принять меры для минимизации утечки тока дежурной дуги в окружающие контакты (то есть максимизировать путь утечки). Однако это соображение необходимо сбалансировать с альтернативным соображением с тем, чтобы минимизировать расстояние между контактами 208, чтобы в радиальной плоскости 202 можно было расположить больше контактов 208 для обеспечения более сложных возможностей управления.

В некоторых вариантах осуществления для достижения уменьшенной утечки тока между контактами 208 в соответствии с отраслевым стандартом определено угловое расстояние между зоной 210 контактов дежурной дуги и зоной 212 контактов сигналов управления. Например, угловое расстояние между каждым из контактов дежурной дуги (например, контактами 208a-c) в зоне 210 и ближайшим из контактов сигналов управления (например, контактом 208e сенсорного выключателя колпака) в зоне 212 выбирается равным приблизительно 60 градусов или более. Например, наименьшее угловое расстояние 260 между двумя зонами контактов, которое находится между контактом 208c дежурной дуги под углом приблизительно 64 градуса и контактом 208e сенсорного выключателя колпака под углом приблизительно 130 градусов, составляет приблизительно 66 градусов. В некоторых вариантах осуществления расстояние по линии прямой видимости между контактом дежурной дуги (например, одним из контактов 208a-c) и ближайшим из контактов сигналов управления (например, контактом 208e сенсорного выключателя колпака), которое представляет собой расстояние по прямой линии, проходящей по радиальной плоскости 202, между двумя контактами, составляет приблизительно 0,6 дюйма или более, например, 1,2 дюйма.

В некоторых вариантах осуществления, чтобы минимизировать утечку тока между контактами 208 в соответствии с отраслевым стандартом, между контактом дежурной дуги (то есть контактом 208a, b или c) и ближайшим из оставшихся контактов (например, контактом 208e сигналов управления) поддерживается длина пути утечки, большая или равная 12,6 мм. Например, по меньшей мере одна изолирующая перегородка может быть расположена радиально между зоной 210 контактов дежурной дуги и зоной 212 контактов сигналов управления вокруг центра 206 радиальной плоскости 202, чтобы увеличить путь утечки без увеличения углового расстояния между двумя зонами. Изолирующая перегородка может быть выполнена из электроизоляционного материала, который продолжается в продольном направлении (то есть вдоль продольной оси А), образуя барьер между зонами. Как показано, первая изолирующая перегородка 214 расположена под углом приблизительно 80 градусов вокруг центра 206, непосредственно между зоной 210 контактов дежурной дуги и контактом 208d регулировки высоты горелки. Вторая изолирующая перегородка 216 может быть расположена под углом приблизительно 95 градусов вокруг центра 206, непосредственно между контактом 208d регулировки высоты горелки и зоной 212 контактов сигналов управления. Каждая из этих перегородок 214, 216 выполнена с возможностью увеличения пути утечки между соседними контактами без увеличения углового расстояния и расстояния по длине дуги между ними, что позволяет разместить больше контактов в радиальной плоскости 202. Например, как показано на фиг. 2b, путь 218 утечки (то есть кратчайшее расстояние при протекании тока по поверхности) между контактом 208c дежурной дуги и контактом 208d регулировки высоты без первой изолирующей перегородки 214 короче, чем путь 220 утечки между двумя контактами 208c, 208d с первой изолирующей перегородкой 214 в рабочем положении, так как путь утечки тока должен проходить вокруг изолирующей перегородки 214, а не по прямолинейному пути. Тот же принцип применяется к функции второй изолирующей перегородки 216 с точки зрения уменьшения тока утечки и/или увеличения пути утечки между контактом 208d регулировки высоты и контактом 208e измерения расходного материала. В некоторых вариантах осуществления длина пути утечки между контактами 208c и 208d составляет приблизительно 6,3 мм или более. В некоторых вариантах осуществления длина пути утечки между контактами 208d и 208e составляет приблизительно 12,6 мм или более. Таким образом, длина пути утечки между любым из контактов 208a-c дежурной дуги и контактом 208e измерения расходного материала больше 12,6 мм. В общем, перегородки 214, 216 служат для улучшения изоляции между контактами 208a-c дежурной дуги в зоне 210, контактом 208d регулировки высоты горелки и оставшимися контактами друг от друга. Кроме того, изолирующие перегородки 214, 216 образуют три отдельные группы контактов связи, которые пространственно и физически отделены друг от друга. Три разные группы содержат зону 210 контактов 208a-c дежурной дуги, контакт 208d регулировки высоты горелки и оставшиеся контакты 208e-q, расположенные во втором-четвертом квадрантах в радиальной плоскости 202 (далее по тексту упоминаются как "оставшаяся зона"). В некоторых вариантах осуществления по существу такая же длина пути утечки может быть достигнута путем рациональной компоновки контактов без изолирующих перегородок 214, 216 или использования только одной из перегородок 214, 216. Например, по существу такая же длина пути утечки может быть достигнута за счет увеличения расстояния по длине дуги между контактами 208c-e для улучшения изоляции за счет увеличения расстояния.

В некоторых вариантах осуществления верхняя граница углового расстояния между контактами дежурной дуги зоны 210 и контактами сигналов управления зоны 212 устанавливается таким образом, чтобы максимизировать количество контактов, которые могут поместиться в радиальной плоскости 202. Угловое расстояние между контактом дежурной дуги в зоне 210 и ближайшим из контактов сигналов управления в зоне 212 может составлять не более приблизительно 103 градуса при измерении по отношению к центру 206. Например, угловое расстояние 262 между контактом 208a дежурной дуги под углом приблизительно 27 градусов и контактом 208e сенсорного выключателя колпака под углом приблизительно 130 градусов составляет приблизительно 103 градуса. В некоторых вариантах осуществления наибольшее угловое расстояние между контактами дежурной дуги в зоне 210 и контактами сигналов управления в зоне 212 составляет не более приблизительно 140 градусов при измерении по отношению к центру 206. Например, это угловое расстояние 264, которое имеется между контактом 208a дежурной дуги под углом приблизительно 27 градусов и контактом 208g питания под углом приблизительно 164 градуса, составляет приблизительно 137 градусов.

На фиг.3 показана примерная компоновка разнесения между различными элементами кабельного разъема 102 разъемного узла 100, показанного на фиг.1, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. В общем, контакты 208 могут иметь неравномерное разнесение. Например, контакты в некоторых зонах более плотно сгруппированы относительно друг друга по сравнению с контактами в других зонах, которые расположены на большем расстоянии друг от друга. В частности, расстояние по длине дуги между парой соседних контактов в одной зоне может отличаться от расстояния по длине дуги между парой соседних контактов в другой зоне. Такое различное расстояние отделяет контакты, выполняющие различные функции (например, точки контакта дежурной дуги и измерения омического сопротивления, источники газа и соединения с источником питания) друг от друга в зависимости от используемых сигналов и потребностей.

В некоторых вариантах осуществления расстояние по длине дуги между парой соседних контактов дежурной дуги в зоне 210 может быть больше, чем расстояние по длине дуги между парой соседних контактов, расположенных в оставшейся зоне. Например, каждый из контактов дежурной дуги в зоне 210 может отстоять на расстоянии 302 по длине дуги приблизительно 0,05 дюйма (например, 0,046 дюйма) от соседнего контакта дежурной дуги, в то время как каждый из контактов в оставшейся зоне отстоит на расстоянии 304 по длине дуги приблизительно 0,03 дюйма от соседнего контакта в той же зоне. В некоторых вариантах осуществления контакт оставшейся зоны (например, контакт 208e) расположен на расстоянии по длине дуги, равном по меньшей мере приблизительно 0,3 дюйма от ближайшего соседнего контакта дежурной дуги в зоне 210 (например, контакта 208c дежурной дуги). Например, расстояние 312 по длине дуги между контактом 208c дежурной дуги и контактом 208d регулировки высоты горелки, которое может быть разделено первой изолирующей перегородкой 214, может составлять приблизительно 0,12 дюйма, и расстояние 314 по длине дуги между контактом 208d регулировки высоты горелки и контактом 208e сигналов управления, которые могут быть разделены второй изолирующей пластиной 216, может составлять приблизительно 0,24 дюйма. Таким образом, наименьшее расстояние по длине дуги между зонами 210 контактов дежурной дуги и оставшейся зоной составляет приблизительно 0,36 дюйма. Эти схемы разнесения обеспечивают изоляцию между контактами и сигналами.

В некоторых вариантах осуществления каждый из контактов 208 может быть расположен по радиусу 306 от приблизительно 0,4 дюйма до приблизительно 0,65 дюйма от центра 206 радиальной плоскости 202 участка 200 основания, например приблизительно 0,55 дюйма. Радиус 306 определяется как расстояние между центром 206 радиальной плоскости 202 и центром контакта 208. В некоторых вариантах осуществления каждый контакт 208 имеет диаметр приблизительно 0,012 дюйма, поэтому внутренний радиус 308 между центром 206 радиальной плоскости 202 и внутренним диаметром контакта 208 составляет приблизительно 0,49 дюйма, и внешний радиус 310 между центром 206 радиальной плоскости 202 и внешним диаметром контакта 208 составляет приблизительно 0,61 дюйма. В некоторых вариантах осуществления провода, присоединенные к контактам 208, имеют разные диаметры, даже если сами контакты 208 имеют приблизительно одинаковый диаметр. Например, провода, присоединенные к контактам сильноточной дежурной дуги в зоне 210, могут иметь больший диаметр, чем диаметр проводов, присоединенных к низкоточным контактам сигналов управления в зоне 212.

На фиг.4 показан вид в перспективе ближнего конца примерного кабельного разъема 702 без изолирующих перегородок согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано, кабельный разъем 702 имеет тот же набор контактов 708, что и контакты 208 кабельного разъема 102, причем контакты 708 расположены в том же порядке и приблизительно в тех же угловых позициях вокруг центра 706 отверстия 704 центрального канала. В частности, контакты 708 (перечисленные в порядке по часовой стрелке относительно одного или более направляющих ключей 740) содержат зону контактов 708a-c дежурной дуги, контакт 708d регулировки высоты горелки, зону контактов 708e-g сигналов управления, зону контактов 708h-j обмена данными, контакт 708k определения горелки, зону контактов 708l-n определения длины и зону резервных контактов 708o-q коммуникационных сигналов. В некоторых вариантах осуществления единственным различием между кабельным разъемом 702 и кабельным разъемом 102 является отсутствие изолирующих перегородок 214, 216 в кабельном разъеме 702. Однако кабельный разъем 702 может по-прежнему обеспечивать уменьшенную длину пути утечки между контактами 708 без использования изолирующей перегородки при максимальном увеличении количества контактов, которые могут поместиться в его радиальной плоскости из-за неравномерного разнесения контактов 708, как объяснено выше со ссылкой на фиг.2a, 2b и 3.

Как описано выше, кабельный разъем 102 разъемного узла 100 выполнен с возможностью сопряженного соединения с соответствующей розеткой 104 разъема для подключения горелки к источнику 110 питания/газа. Таким образом, кабельная розетка 104 имеет набор признаков ориентации и изоляции, сопряженных с признаками кабельного разъема 102. На фиг.5 показан вид в перспективе кабельной розетки 104 разъемного узла, показанного на фиг.1, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано, кабельная розетка 104 включает в себя многочисленные гнезда (пронумерованные все вместе 402), расположенные в радиальной плоскости 408 на ее ближнем конце 410, для приема соответствующих контактов 208 кабельного разъема 102. В частности, розетки 402 включают в себя (1) набор гнезд 402a-c дежурной дуги для приема соответствующих контактов 208a-c дежурной дуги, (2) гнездо 402d регулировки высоты горелки для приема соответствующего контакта 208d регулировки высоты горелки, (3) набор гнезд 402e-g сигналов управления для приема соответствующих контактов 208e-g сигналов управления, (4) набор гнезд 402h-j обмена данными для приема соответствующих контактов 208h-j обмена данными, (5) гнездо 402k определения горелки для приема соответствующего контакта 208k определения горелки, (6) набор гнезд 402l-n определения длины для приема соответствующих контактов 208l-n определения длины и (7) набор резервных гнезд 402o-q для приема соответствующих резервных контактов 208o-q. Кроме того, кабельная розетка 104 включает в себя набор межконтактных изолирующих каналов 404, 406 для приема по меньшей мере части изолирующих перегородок 214, 216, соответственно, кабельного разъема 102.

В другом аспекте кабельный разъем 102 и кабельная розетка 104 включают в себя один или более сопряженных направляющих ключей, чтобы гарантировать, что только подходящие горелки могут быть подключены к источнику 110 питания/газа. В некоторых вариантах осуществления направляющие ключи включают в себя набор одной или более уступов 240, расположенных относительно радиальной плоскости 202 кабельного разъема 102, как показано на фиг.2a и 2b, и набор из одной или более сопряженных уступов 440, расположенных приблизительно в той же радиальной позиции на ближнем конце 410 кабельной розетки 104, как показано на фиг.5. Направляющие ключи 240, 440 могут располагаться под углом приблизительно 0 градусов вокруг центра соответствующих радиальных плоскостей. В общем, направляющие ключи 440 в розетке разъема имеют уникальные формы и/или компоновки для желаемого номинального тока (например, 30A, 45A, 65A, 85A, 105A или 125A) для ассоциированного источника 110 питания, где формы и/или компоновки отличаются от таковых в розетке разъема, ассоциированной с другим номинальным током. Таким образом, кабельная розетка 104 может соединяться с конкретным кабельным разъемом 102 только в том случае, если направляющие ключи 240 этого кабельного разъема 102 имеют сопряженные формы и/или компоновки для указания того, что подключенная к нему горелка пригодна для использования при требуемом номинальном токе. Например, горелка 30A ассоциируется с направляющими ключами 240 на своем разъеме 102 горелки, которые не сопряжены с направляющими ключами 440 розетки 440 разъема, ассоциированной с источником 125A питания, и, следовательно, не могут подключаться к более мощному источнику питания.

В некоторых вариантах осуществления направляющие ключи 440 кабельной розетки 104 содержат несколько осевых уступов со ступенчатой глубиной вдоль продольной оси розетки 104, как показано на фиг.5. Осевая длина каждого уступа может быть уникальной для конкретного номинального тока. Кроме того, направляющие ключи 440 могут быть помечены для идентификации пользователя и привязки во время соединения. Например, метка "3-1" для двух осевых уступов на фиг.5 представляет собой индекс, указывающий номинальный ток ассоциированного источника. В некоторых вариантах осуществления метка является уникальной для конкретного номинального тока, например, 105А. Аналогичным образом, направляющие ключи 240 соответствующего кабельного разъема 102 также содержат несколько сопряженных осевых уступов со ступенчатыми глубинами с одинаковыми осевыми длинами вдоль продольной оси, как показано на фиг.2a и 2b. Кроме того, осевые уступы 240 могут иметь ту же самую метку, что и на розетке 104 разъема для визуального указания оператору того, что кабельный разъем 102 и розетка 104 снабжены ключами, сопряженными друг с другом. В некоторых вариантах осуществления осевые уступы 240 кабельного разъема 102 могут иметь метки, отличные от меток осевых уступов 440 кабельной розетки 104, но которые все же могут совпадать с осевыми уступами кабельной розетки 104 при условии, что метки кабельного разъема 102 указывают номинальный ток, который выше, чем номинальный ток кабельной розетки 104.

На фиг.6 показан вид в поперечном разрезе участка разъемного узла, показанного на фиг.1, включая кабельный разъем 102, соединенный с кабельной розеткой 104, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано, направляющий ключ 440 кабельной розетки 104 содержит два уступа, выступающие в осевом направлении или утопленные относительно радиальной плоскости 408, на которой расположены отверстия гнезд 402. Эти осевые уступы имеют три осевые длины 502, 504, 506, которые зависят от конкретного номинального тока источника 110 питания. Подходящая горелка для источника имеет кабельный разъем 102 с направляющим ключом 240, который также содержит два сопряженных осевых уступа, имеющих те же самые три осевые длины 502, 504, 506. Дополнительный или альтернативный механизм защиты включает в себя каждый из направляющих ключей 240, 440, помеченных для визуального определения подходящего номинального тока. Например, направляющий ключ 440 кабельной розетки 104 может иметь набор из одной или более цифр, выгравированных на выступах 508, 510 осевых уступов, где номера соответствуют конкретному номинальному току. Аналогичным образом, направляющий ключ 240 сопряженного кабельного разъема 102 может иметь второй набор цифр, выгравированных на выступах 512, 514 своих осевых уступов. В некоторых вариантах осуществления второй набор цифр кабельного разъема 102 соответствует номинальному току, который является таким же или выше, чем номинальный ток, ассоциированный с набором цифр для кабельной розетки 104. Это сделано для того, чтобы предотвратить подключения горелки с более низким током к источнику питания с более высоким номинальным током, во избежание перегрева проводов горелки или причинения других повреждений из-за такого неправильного подключения. Например, горелка "2-0" (например, горелка с номинальным током 31-45 А) не может быть подключена к источнику питания "3-0" (например, к системе источника питания 65 А или 85 А). Однако горелка "3-0" можно подключить к источнику питания "2-0". На фиг.6 также представлена таблица 520 примерных индексов, сопоставленных с различным номинальным током.

На фиг.7 показан вид в перспективе другой примерной кабельной розетки 804, выполненной с возможностью соединения с кабельным разъемом 702, показанным на фиг.4, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано, гнездо 804 разъема включает в себя несколько гнезд 802 для приема соответствующих контактов 708 кабельного разъема 702. В частности, гнезда 802 включают в себя (1) набор гнезд 802a-c дежурной дуги для приема соответствующих контактов 708a-c дежурной дуги, (2) гнездо 802d регулировки высоты горелки для приема соответствующего контакта 708d регулировки высоты горелки, (3) набор гнезд 802e-g сигналов управления для приема соответствующих контактов 708e-g сигналов управления, (4) набор гнезд 802h-j обмена данными для приема соответствующих контактов 708h-j обмена данными, (5) гнездо 802k определения горелки для приема соответствующего контакта 708k определения горелки, (6) набор гнезд 802l-n определения длины для приема соответствующих контактов 708l-n определения длины и (7) набор резервных гнезд 802o-q для приема соответствующих резервных контактов 708o-q. Однако розетка 804 разъема не включает в себя какой-либо межконтактный изолирующий канал из-за отсутствия изолирующих перегородок в соответствующем кабельном разъеме 702. В некоторых вариантах осуществления направляющие ключи 740 кабельного разъема 702 дополняют направляющие ключи 840 розетки 804 для контактов таким же образом, как направляющие ключи 240, 440 кабельного разъема 102 и его кабельная розетка 104, описанная выше, с целью обеспечения гарантии того, что только подходящие горелки могут быть подключены к источнику 110 питания/газа. В некоторых вариантах осуществления изобретения, единственным отличием между кабельной розеткой 804 и кабельной розеткой 104 является отсутствие межконтактных изолирующих каналов 404, 406 в кабельной розетке 804.

На фиг.8 показан примерный способ 600 изготовления кабельного разъема 102 разъемного узла 100, показанного на фиг.1, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. На этапе 602 способ 600 включает в себя размещение одного или более токоведущих контактов 208a-c в радиальном направлении под углом от приблизительно 0 градусов до приблизительно 90 градусов вокруг центра 206 отверстия 204 центрального канала в радиальной плоскости 202 на участке 200 основания кабельного разъема 102. Контакты 208a-c дежурной дуги, которые образуют зону 210 дежурной дуги, выполнены с возможностью подачи тока дежурной дуги из источника 110 питания/газа в плазменно-дуговую горелку, подключенную к кабельному 102 разъему. На этапе 604 один или остальные оставшиеся контакты располагаются радиально под углом от приблизительно 90 градусов до приблизительно 360 градусов вокруг центра 206 отверстия 204 центрального канала в радиальной плоскости 202. Эти оставшиеся контакты могут включать в себя контакт 208d регулировки высоты горелки и оставшуюся зону контактов 208e-q, которая может быть дополнительно разделена на несколько зон, включая зону 212 сигналов управления, содержащую контакты 208e-208g, зону 222 обмена данными, содержащую контакты 208h-j, и зону 224 определения длины, содержащую контакты 208l-n. Эти контакты включают в себя по меньшей мере контакт 208f пуска, выполненный с возможностью выработки сигнала пуска для приведения в действие горелки. На этапе 606 контакты 208 радиально разносятся неравномерно таким образом, чтобы расстояние по длине дуги между контактами одной зоны отличалось от расстояния по длине дуги между контактами другой зоны. Например, расстояние по длине дуги между парой контактов дежурной дуги в зоне 210 больше, чем расстояние по длине дуги между парой контактов в оставшейся зоне. В некоторых вариантах осуществления одна или более изолирующих перегородок выполнены между контактами 208a-c дежурной дуги в зоне 210 и контактом 208d регулировки высоты горелки и/или между контактом 208d регулировки высоты горелки и контактами 208e-q в оставшейся зоне для максимального увеличения пути утечки без увеличения длины дуги между контактами 208. Как понятно специалисту в данной области техники, аналогичный способ может быть выполнен с возможностью изготовления кабельного разъема 702, показанного на фиг.4, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения.

В общем, соединение и разъединение между кабельным разъемом 102 и кабельной розеткой 104 происходит быстро и включает в себя только приводное движение для вставки контактов 208 в гнезда 402 или их извлечения из гнезд 402 при сохранении выравнивания изолирующих перегородок 240, 440. То же самое преимущество достигается также для кабельного разъема 702 и розетки 804 разъема. Другие преимущества, связанные с конструкциями разъема настоящего изобретения, включают в себя максимальный путь утечки между коммуникационными портами при минимизации размера разъемного узла, уменьшенные помехи в кабеле за счет рациональной компоновки и неравномерного размещения коммуникационных портов, а также повышение безопасности за счет предотвращения любого соединения между неподходящей горелкой и источником питания.

В контексте настоящего изобретения термин "приблизительно" по отношению к конкретному значению в градусах может использоваться как охватывающий диапазон отклонений на ±четыре градуса от конкретного значения в градусах. Термин "приблизительно" в отношении числового значения может использоваться как охватывающий диапазон отклонений на ±2% от конкретного числового значения. Следует понимать, что различные аспекты и варианты осуществления изобретения можно объединить различными способами. Основываясь на идеях настоящего описания, специалист в данной области техники может легко определить, как объединить эти различные варианты осуществления. После прочтения этого описания, специалисты в данной области техники также смогут внести соответствующие модификации.

Изобретение относится к области плазменно-дуговой резки. Технический результат – повышение надежности соединений. Кабельный разъем для подключения провода плазменно-дуговой горелки к источнику питания системы плазменной резки включает в себя участок основания, центральный канал, расположенный на участке основания и выполненный с возможностью подачи газа и тока горелки в плазменно-дуговую горелку, и множество контактов, расположенных радиально вокруг центра центрального канала. Контакты расположены по радиусу от приблизительно 0,4 дюйма до приблизительно 0,65 дюйма от центра центрального канала в радиальной плоскости участка основания. Контакты включают в себя один или более контактов дежурной дуги и один или более контактов сигналов управления, расположенных под углом от приблизительно 27 градусов до приблизительно 64 градуса и от приблизительно 120 градусов до приблизительно 170 градусов, соответственно вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости. 4 н. и 27 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Кабельный разъем для подключения кабеля плазменно-дуговой горелки к источнику питания системы плазменной резки, причем кабельный разъем содержит:

участок основания;

центральный канал, расположенный в участке основания и выполненный с возможностью подачи газа и тока горелки в плазменно-дуговую горелку; и

множество контактов, расположенных радиально вокруг центра центрального канала, причем указанное множество контактов расположено по радиусу от приблизительно 0,4 дюйма до приблизительно 0,65 дюйма от центра центрального канала в радиальной плоскости участка основания, при этом указанное множество контактов включает в себя:

один или более контактов дежурной дуги, выполненных с возможностью подачи тока дежурной дуги в плазменно-дуговую горелку, причем один или более контактов дежурной дуги расположены под углом от приблизительно 27 градусов до приблизительно 64 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости; и

множество контактов сигналов управления, расположенных в радиальном направлении под углом от приблизительно 120 градусов до приблизительно 170 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости, причем множество контактов сигналов управления включают в себя (i) контакт питания, выполненный с возможностью подачи питания на плату управления плазменно-дуговой горелкой, и (ii) по меньшей мере один контакт пуска, выполненный с возможностью выработки сигнала пуска для приведения в действие горелки, или контакта измерения расходного материала, выполненного с возможностью выработки сигнала обнаружения для определения установки расходного материала в горелке;

при этом угловое расстояние между каждым из контактов дежурной дуги и ближайшим из контактов сигналов управления составляет приблизительно 66 градусов или более, так что уменьшается утечка тока между контактами дежурной дуги и ближайшим из контактов сигналов управления.

2. Кабельный разъем по п.1, в котором расстояние по линии прямой видимости между контактом дежурной дуги и ближайшим из контактов сигналов управления составляет приблизительно 0,6 дюйма.

3. Кабельный разъем по п.1, в котором уменьшение утечки тока дополнительно достигается за счет использования по меньшей мере одного из первой изолирующей перегородки, расположенной под углом приблизительно 80 градусов, или второй изолирующей перегородки, расположенной под углом приблизительно 95 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости.

4. Кабельный разъем по п.3, в котором первая или вторая изолирующая перегородка расположена радиально между контактом дежурной дуги и контактом сигналов управления.

5. Кабельный разъем по п.1, в котором ближайший контакт сигналов управления содержит контакт измерения расходного материала.

6. Кабельный разъем по п.1, в котором каждый из контактов дежурной дуги отстоит на расстоянии по длине дуги приблизительно 0,05 дюйма от соседнего контакта дежурной дуги.

7. Кабельный разъем по п.6, в котором каждый из контактов сигналов управления отстоит на расстоянии по длине дуги приблизительно 0,03 дюйма от соседнего контакта сигналов управления.

8. Кабельный разъем по п.1, в котором длина дуги между парой контактов дежурной дуги превышает длину дуги между парой контактов сигналов управления.

9. Кабельный разъем по п.1, в котором система плазменной резки представляет собой систему плазменной резки с воздушным охлаждением.

10. Кабельный разъем по п.1, дополнительно содержащий направляющий ключ, расположенный под углом приблизительно 0 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости, причем направляющий ключ выполнен с возможностью сопряжения с направляющим ключом соответствующего разъема источника питания системы плазменной резки.

11. Кабельный разъем по п.10, в котором направляющий ключ содержит по меньшей мере два осевых уступа участка основания, сформированных для определения соответствующего разъема источника питания.

12. Кабельный разъем по п.1, в котором множество контактов дополнительно включает в себя множество контактов обмена данными, расположенных в радиальном направлении под углом от приблизительно 180 градусов до приблизительно 214 градусов вокруг отверстия центрального канала в радиальной плоскости, причем множество контактов обмена данными выполнено с возможностью обмена данными между плазменно-дуговой горелкой и источником питания.

13. Кабельный разъем по п.1, в котором множество контактов дополнительно включает в себя контакт определения, расположенный радиально под углом приблизительно 230 градусов вокруг отверстия центрального канала в радиальной плоскости, причем контакт определения выполнен с возможностью подачи сигнала относительно того, является ли горелка механизированной горелкой или ручной горелкой.

14. Кабельный разъем по п.1, в котором множество контактов дополнительно включает в себя множество контактов определения длины, расположенных в радиальном направлении под углом от приблизительно 240 до приблизительно 300 градусов вокруг отверстия центрального канала в радиальной плоскости, причем множество контактов определения длины выполнено с возможностью подачи сигнала в источник питания относительно длины кабеля плазменной горелки.

15. Кабельный разъем по п.1, в котором множество контактов расположены по радиусу приблизительно 0,55 дюйма от центра центрального канала в радиальной плоскости.

16. Кабельный разъем по п.1, в котором контакт пуска расположен приблизительно на 147 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости.

17. Кабельный разъем по п.1, в котором контакт пуска расположен под углом от приблизительно 80 градусов до приблизительно 120 градусов от ближайшего из контактов дежурной дуги.

18. Кабельный разъем по п.1, в котором контакт измерения расходного материала расположен под углом приблизительно 130 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости.

19. Кабельный разъем по п.1, в котором один или более контактов дежурной дуги расположены под углом от приблизительно 0 градусов до 90 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости.

20. Кабельный разъем по п.1, в котором наименьшее угловое расстояние между одним или более контактами дежурной дуги и контактами сигналов управления составляет приблизительно 60 градусов.

21. Кабельный разъем по п.1, в котором наибольшее угловое расстояние между одним или более контактами дежурной дуги и контактами сигналов управления составляет приблизительно 140 градусов.

22. Кабельный разъем для подключения кабеля плазменно-дуговой горелки к источнику питания системы плазменной резки, причем кабельный разъем содержит:

участок основания;

центральный канал, расположенный в участке основания и выполненный с возможностью подачи газа и тока горелки в плазменно-дуговую горелку; и

множество контактов, расположенных радиально вокруг центра центрального канала, при этом указанное множество контактов расположено по радиусу от приблизительно 0,4 дюйма до приблизительно 0,65 дюйма от центра центрального канала в радиальной плоскости участка основания, причем указанное множество контактов включает в себя:

один или более контактов дежурной дуги, радиально расположенных по радиусу вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости, при этом один или более контактов дежурной дуги выполнены с возможностью подачи тока дежурной дуги в плазменно-дуговую горелку; и

множество контактов сигналов управления, расположенных радиально по радиусу вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости, причем множество контактов сигналов управления включают в себя контакт питания, выполненный с возможностью подачи питания на плату управления плазменно-дуговой горелкой, и контакт пуска для выработки сигнала пуска для приведения в действие горелки,

при этом угловое расстояние между контактом дежурной дуги и ближайшим из контактов сигналов управления составляет не более приблизительно 103 градуса при измерении по отношению к центральному каналу, в то время как длина пути утечки между контактом дежурной дуги и ближайшим контактом сигналов управления больше или равна приблизительно 12,6 мм.

23. Кабельный разъем по п.22, дополнительно содержащий одну или более изолирующих перегородок, расположенных радиально между одним или более контактами дежурной дуги и контактами сигналов управления вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости.

24. Кабельный разъем по п.22, в котором каждый из одного или более контактов дежурной дуги отстоит на расстоянии по длине дуги приблизительно 0,046 дюйма от соседнего контакта дежурной дуги.

25. Кабельный разъем по п.22, в котором каждый из контактов сигналов управления отстоит на расстоянии по длине дуги приблизительно 0,03 дюйма от соседнего контакта сигналов управления.

26. Кабельный разъем по п.22, в котором один или более контактов дежурной дуги расположены под углом от приблизительно 20 градусов до приблизительно 70 градусов вокруг центра канала в радиальной плоскости, и контакты сигналов управления расположены под углом от приблизительно 120 градусов до приблизительно 170 градусов вокруг центра канала в радиальной плоскости.

27. Кабельный разъем по п.26, дополнительно содержащий направляющий ключ, расположенный под углом приблизительно 0 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости, причем направляющий ключ выполнен с возможностью сопряжения с направляющим ключом соответствующего разъема источника питания для плазменной резки.

28. Разъем для системы плазменной резки, включающий в себя источник питания для плазменной резки и плазменно-дуговую горелку, причем разъем содержит:

участок основания;

центральный канал, расположенный в участке основания и выполненный с возможностью подачи газа и тока горелки в плазменно-дуговую горелку системы плазменной резки;

множество контактов, расположенных радиально вокруг центрального канала в радиальной плоскости участка основания, причем указанное множество контактов разделено на наборы отдельных периферийных зон вокруг центрального канала, при этом набор отдельных периферийных зон включает в себя:

первую зону, расположенную в первом квадранте в радиальной плоскости участка основания, причем первая зона включает в себя множество контактов, содержащих один или более контактов дежурной дуги, выполненных с возможностью подачи тока дежурной дуги в плазменно-дуговую горелку; и

вторую зону, расположенную во втором-четвертом квадрантах в радиальной плоскости участка основания, причем вторая зона включает в себя множество контактов, содержащих контакт пуска, выполненный с возможностью выработки сигнала пуска для приведения в действие горелки,

причем расстояние между парой контактов в первой зоне превышает расстояние между парой контактов во второй зоне.

29. Разъем по п.28, в котором каждый из первого контакта и последнего контакта второй зоны отстоит в радиальном направлении на по меньшей мере 0,3 дюйма по длине дуги от соответствующих соседних контактов первой зоны.

30. Разъем по п.28, дополнительно включающий в себя средство для изоляции контактов во второй зоне от одного или более контактов дежурной дуги в первой зоне с целью уменьшения утечки тока от контактов дежурной дуги в контакты во второй зоне.

31. Способ изготовления разъема для системы плазменной резки, причем разъем содержит участок основания и центральный канал, расположенный в участке основания для подачи газа и тока горелки в плазменно-дуговую горелку системы плазменной резки, при этом способ включает:

размещение множества контактов дежурной дуги в радиальном направлении под углом от приблизительно 0 градусов до приблизительно 90 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости участка основания, причем контакты дежурной дуги выполнены с возможностью подачи тока дежурной дуги в плазменно-дуговую горелку;

размещение множества из оставшихся контактов в радиальном направлении под углом от приблизительно 90 градусов до приблизительно 360 градусов вокруг центра центрального канала в радиальной плоскости участка основания, при этом оставшиеся контакты включают в себя контакт пуска, выполненный с возможностью выработки сигнала пуска для приведения в действие горелки; и

радиальное разнесение контактов дежурной дуги и оставшихся контактов таким образом, чтобы расстояние между парой контактов дежурной дуги превышало расстояние между парой оставшихся контактов.

32. Способ по п.31, дополнительно включающий вставку одной или более изолирующих перегородок между контактами дежурной дуги и оставшимися контактами для уменьшения утечки тока дежурной дуги от контактов дежурной дуги к оставшимся контактам.

33. Способ по п.31, дополнительно включающий размещение каждого из контактов дежурной дуги и оставшихся контактов по радиусу от приблизительно 0,4 дюйма до приблизительно 0,65 дюйма от центра центрального канала в радиальной плоскости участка основания.