Системы, способы и устройства для передачи информации в системы термообработки

Системы, способы и устройства для передачи информации в системы термообработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка является частичным продолжением заявки США №13/560,059, поданной 27 июля 2012 г., под названием “Optimization and Control of Material Processing Using a Thermal Processing Torch”, которая является частичным продолжением заявки США №13/439,259, поданной 4 апреля 2012 г. под названием “Optimization and Control of Material Processing Using a Thermal Processing Torch”, содержание которых, таким образом, включено в данное описание изобретения посредством ссылки в полном объеме.

Область техники

Это раскрытие относится, в целом, к системам термообработки и, в частности, к системам, способам и устройствам для передачи информации в системы термообработки.

Уровень техники

Горелки для термообработки, например, плазменно-дуговые горелки, широко используются для нагрева, резания, поверхностной резки и маркировки материалов. Дуговая плазменная горелка, в общем случае, включает в себя электрод, форсунку, имеющую центральный выходной канал, смонтированный в корпусе горелки, электрические соединения, каналы для охлаждения и каналы для текучих сред управления дугой (например, плазменного газа). В необязательном порядке, для управления картинами потока текучей среды в плазменной камере, сформированной между электродом и форсункой, применяется вихревое кольцо. В некоторых горелках, удерживающий колпак может использоваться для поддержания форсунки и/или вихревого кольца в дуговой плазменной горелке. В ходе эксплуатации, горелка создает плазменную дугу, которая представляет собой суженную струю ионизированного газа с высокой температурой и достаточным импульсом, чтобы способствовать удалению расплавленного металла.

Обычно, дуговая плазменная горелка включает в себя несколько расходуемых деталей. Каждую расходуемую деталь можно выбирать для достижения оптимальной производительности (например, оптимального уровня тока, максимального срока службы и т.д.) ввиду конкретных ограничений обработки, например, типа материала, подвергаемого резанию, и/или желаемой формы разреза. Установка в горелку неподходящих расходуемых деталей может приводить к снижению качества резания и снижению скорости резания. Кроме того, неподходящие расходуемые детали могут сокращать срок службы расходуемой детали и приводить к преждевременному отказу расходуемой детали. Даже когда в горелке установлены подходящие расходуемые детали, оператору может быть трудно вручную конфигурировать и оптимизировать рабочие параметры горелки в соответствии с выбранным расходуемым комплектом. Кроме того, изготовителю компонента горелки может быть трудно гарантировать производительность, если в системе горелки используются расходуемые детали, приобретенные на вторичном рынке.

Сущность изобретения

Таким образом, необходимы системы и способы для обнаружения расходуемых деталей, установленных в дуговой плазменной горелке (например, обнаружения несовместимых расходуемых деталей, установленных в дуговой плазменной горелке). Кроме того, необходимы системы и способы для автоматической регулировки рабочих параметров горелки для повышения качества резания и увеличения срока службы расходуемой детали. В частности, необходимы системы и способы для эффективного переноса информации между различными компонентами системы горелки для облегчения управления и оптимизации работы.

Помимо сигнальных устройств (например, устройств хранения данных), размещенных на расходуемых деталях для идентификации расходуемых деталей, установленных в дуговой плазменной горелке, сигнальные устройства, размещенные в или на расходуемых деталях, как рассмотрено ниже, также можно использовать для переноса информации (например, информации, относящейся к работе системы горелки (например, рабочих данных/параметров)) в систему горелки путем осуществления связи с приемником (например, устройством чтения данных (например, устройством чтения RFID)), расположенным в горелке.

В некоторых аспектах, сменный расходуемый компонент для осуществления операции резания или сварки может включать в себя корпус; и считываемое устройство хранения данных, присоединенное к корпусу или встроенное в корпус, причем устройство хранения данных содержит операционную инструкцию для устройства резания или сварки.

В некоторых аспектах, горелка для процесса резания или сварки, подключенная к контроллеру системы термообработки, может включать в себя сменный расходуемый компонент; считываемое устройство хранения данных, расположенное в или на сменном расходуемом компоненте; устройство чтения данных в или на горелке для чтения из устройства хранения данных; и механизм переноса данных, обеспечивающий возможность осуществления связи между устройством чтения данных и контроллером, причем устройство хранения данных содержит данные для эксплуатации системы термообработки.

В некоторых аспектах, горелка для процесса резания или сварки, подключенная к контроллеру, может включать в себя вместилище в горелке, причем горелка выполнена с возможностью приема сменного расходуемого компонента; устройство чтения данных в или на горелке; и механизм переноса данных, обеспечивающий возможности осуществления связи между горелкой и контроллером.

В некоторых аспектах, способ, по меньшей мере, частичного управления процессом системы резания или сварки может включать в себя обеспечение расходуемой детали, имеющей метку данных, содержащую рабочие параметры (которые, например, могут включать в себя программу резания); сборку расходуемой детали в инструмент системы резания или сварки; передачу рабочих параметров на устройство управления инструмента; и управление процессом резания или сварки в соответствии с рабочими параметрами.

Варианты осуществления могут включать в себя один или более из следующих признаков.

В некоторых вариантах осуществления, операционная инструкция содержит программу резания. Например, программа резания может включать в себя профиль линейного изменения тока или газа, установочные значения системы горелки, приложение резания изделия.

В некоторых вариантах осуществления, операционная инструкция включает в себя обновление микропрограммы.

В некоторых вариантах осуществления, сменный расходуемый компонент содержит компонент горелки для термообработки. Например, расходуемый компонент может включать в себя форсунку, защиту или электрод.

В некоторых вариантах осуществления, считываемое устройство хранения данных включает в себя метку RFID. В некоторых вариантах осуществления, считываемое устройство хранения данных также является перезаписываемым. В ряде случаев, механизм переноса данных содержит беспроводное соединение. В ряде случаев, считываемое устройство хранения данных является перезаписываемым.

В некоторых вариантах осуществления, считываемое устройство хранения данных является записываемым, находясь на обслуживании и/или располагаясь в горелке.

В некоторых вариантах осуществления, данные включают в себя программу резания. В некоторых вариантах осуществления, данные выполнены с возможностью создания измененной характеристики производительности системы термообработки. Например, измененная характеристика производительности может включать в себя возможность более высокого качества резания относительно первоначальной возможности резания, которая была бы возможна с использованием, по существу, аналогичного сменного расходуемого компонента, который не переносит данные. Данные также могут включать в себя обновление микропрограммы для системы термообработки.

В некоторых вариантах осуществления, устройство чтения данных может включать в себя устройство чтения RFID. В ряде случаев, устройство чтения данных выполнено с возможностью осуществления связи с устройством хранения данных в или на расходуемом компоненте, расположенном в горелке. В ряде случаев, устройство чтения данных также является устройством записи данных, выполненным с возможностью записи данных в устройство хранения данных.

В некоторых аспектах, способ предоставления рабочих данных системе резания или сварки с использованием сменного расходуемого компонента, содержащего считываемое устройство хранения данных, может включать в себя облегчение связи между считываемым устройством хранения данных и устройством чтения данных системы резания или сварки; и перенос рабочих данных, по меньшей мере, частично задающих рабочий параметр, из считываемого устройства хранения данных в устройство чтения данных, причем рабочие данные выполнены с возможностью влиять на работу системы резания или сварки.

В некоторых вариантах осуществления, считываемое устройство хранения данных содержит первое считываемое устройство хранения данных первого сменного расходуемого компонента, и устройство чтения данных содержит, по меньшей мере, одно устройство чтения данных системы резания или сварки; и рабочие данные содержат первый набор рабочих данных из первого считываемого устройства хранения данных, дополнительно содержащий: облегчение связи между вторым считываемым устройством хранения данных второго сменного расходуемого компонента и одним из, по меньшей мере, одного из устройств чтения данных системы резания или сварки; и перенос второго набора рабочих данных из второго считываемого устройства хранения данных в одно из, по меньшей мере, одного из устройств чтения данных, причем второй набор рабочих данных выполнен с возможностью регулировки работы системы резания или сварки. В ряде случаев, первый сменный расходуемый компонент включает в себя компонент электрода и второй сменный расходуемый компонент включает в себя компонент форсунки. В ряде случаев, для полной эксплуатации системы резания или сварки требуется комбинация первого набора рабочих данных и второго набора рабочих данных.

В некоторых вариантах осуществления, сменный расходуемый компонент является первым расходуемым компонентом, и система резания или сварки дополнительно выполнена с возможностью идентификации второго расходуемого компонента на основании физических признаков второго расходуемого компонента. Например, идентификация второго расходуемого компонента на основании физических признаков второго расходуемого компонента может включать в себя измерение потока газа через второй расходуемый компонент. В ряде случаев, измерение потока газа может включать в себя: направление потока газа через элемент ограничения потока, связанный со вторым расходуемым компонентом, расположенным в системе резания или сварки; определение первого давления потока газа в положении выше по течению относительно элемента ограничения потока; определение второго давления потока газа в положении ниже по течению относительно элемента ограничения потока; определение расхода потока газа, проходящего через элемент ограничения потока; и использование первого давления, второго давления и расхода для идентификации второго расходуемого компонента. Например, в ряде случаев, определение первого давления может включать в себя установление потока газа на известное давление; и определение расхода может включать в себя измерение расхода.

В некоторых вариантах осуществления, рабочие данные включают в себя обновление микропрограммы для системы резания или сварки. В ряде случаев, способ также включает в себя определение версии микропрограммы, используемой системой резания или сварки; и сравнение используемой версии микропрограммы с версией микропрограммы обновления микропрограммы. В ряде случаев, обновление микропрограммы может включать в себя код даты, который используется для определения, следует ли переносить обновление микропрограммы в систему резания или сварки. В ряде случаев, влияние включает в себя полную замену программного обеспечения управления.

В некоторых аспектах, способ сохранения информации на сменном расходуемом компоненте, используемом в установке для термообработки, когда сменный расходуемый компонент находится в рабочей конфигурации, может включать в себя конфигурирование перезаписываемого устройства хранения данных сменного расходуемого компонента для связи с устройством записи данных установки для термообработки; и запись информации устройством записи данных в перезаписываемое устройство хранения данных.

В некоторых вариантах осуществления, информация может быть связана с предыдущим использованием (например, операцию резания или сварки) сменного расходуемого компонента. Например, информация может включать в себя информацию, относящуюся к продолжительности времени предыдущего использования сменного расходуемого компонента. Информация может включать в себя информацию, относящуюся к отказу или ошибке горелки, сменного расходуемого компонента или установки для термообработки. Информация может перезаписываться, когда расходуемая деталь устанавливается с возможностью эксплуатации в установке для термообработки. Информация может неоднократно перезаписываться в ходе эксплуатации. Информация может включать в себя информацию, относящуюся к частоте использования установки для термообработки. Информация может включать в себя информацию, относящуюся к количеству циклов резания, в течение которых использовался сменный расходуемый компонент. Информация может включать в себя информацию, относящуюся к рабочим параметрам установки для термообработки в ходе предыдущего использования сменного расходуемого компонента.

В некоторых вариантах осуществления, рабочая конфигурация может включать в себя используемую установку для термообработки.

Операционные инструкции/программа могут/может включать в себя: (например, программу резания, профиль линейного изменения тока или газа, обновления микропрограммы, установочные значения системы, данные циклов резания или срока службы, значения расхода газа, типы газа, время задержки проникания, параметр временного режима, установки, условия возникновения ошибки, пороги, координацию нескольких параметров).

В некоторых вариантах осуществления, благодаря переносу информации (например, рабочие данные, инструкции или программы) из считываемого запоминающего устройства на устройство чтения данных, оператору установки для термообработки не требуется вручную вводить столько рабочих параметров, как в случае, если бы рабочие данные не переносились.

Сменный расходуемая деталь может включать в себя компонент горелки для термообработки (например, форсунку, защиту или электрод). Устройство чтения данных может представлять собой устройство чтения RFID. Рабочие данные могут включать в себя приложение резания изделия (например, приложение-приманку).

Рабочие данные могут быть выполнены с возможностью создания измененной характеристики производительности установки для термообработки. Измененная характеристика производительности может включать в себя возможность ускоренного резания относительно первоначальной возможности резания, которая была бы возможна с использованием, по существу, аналогичного сменного расходуемого компонента, который не переносит рабочие данные.

Сигнальное устройство (например, метка) может быть перезаписываемой (записываемой, находясь на обслуживании и находясь в горелке).

В одном аспекте, предусмотрен способ конфигурирования первой системы термообработки и второй системы термообработки. Способ включает в себя обеспечение первой расходуемой детали для использования в первой горелке для термообработки и второй расходуемой детали для использования во второй горелке для термообработки. Первая расходуемая деталь и вторая расходуемая деталь имеют, по существу, идентичные физические характеристики. Первая расходуемая деталь связана с первым сигнальным устройством, закодированным первыми данными, и вторая расходуемая деталь связана со вторым сигнальным устройством, закодированным вторыми данными. Способ включает в себя монтаж первой горелки с первой расходуемой деталью в первой системе термообработки и второй горелки со второй расходуемой деталью во второй системе термообработки. Способ также включает в себя регистрацию, посредством первой системы термообработки, первых данных, хранящихся в первом сигнальном устройстве и регистрацию, посредством второй системы термообработки, вторых данных, хранящихся во втором сигнальном устройстве. Способ дополнительно включает в себя конфигурирование, посредством первой системы термообработки, параметра первой системы термообработки для эксплуатации первой горелки на основании регистрируемых первых данных путем присвоения параметру первого значения. Кроме того, способ включает в себя конфигурирование, посредством второй системы термообработки, параметра второй системы термообработки для эксплуатации второй горелки на основании регистрируемых вторых данных путем присвоения параметру второго значения. Второе значение может отличаться от первого значения.

В другом аспекте, предусмотрен способ сборки первой горелки для термообработки и второй горелки для термообработки. Способ включает в себя снабжение первой расходуемой детали первым сигнальным устройством, расположенным на или в корпусе первой расходуемой детали, и снабжение второй расходуемой детали вторым сигнальным устройством, расположенным на или в корпусе второй расходуемой детали. Способ включает в себя кодирование первого сигнального устройства первыми данными, связанными с первой расходуемой деталью. Первые данные коррелируют с первым значением параметра первой системы термообработки для эксплуатации первой горелки. Способ дополнительно включает в себя кодирование второго сигнального устройства вторыми данными, связанными со второй расходуемой деталью. Вторые данные коррелируют со вторым значением параметра второй системы термообработки для эксплуатации второй горелки. Второе значение может отличаться от первого значения.

В других примерах, любой из вышеупомянутых аспектов может включать в себя один или более из следующих признаков. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одни из первых или вторых данных не зависят от обнаружимой физической характеристики соответствующей первой или второй расходуемой детали. По меньшей мере, одни из первых или вторых данных могут идентифицировать тип соответствующей первой или второй расходуемой детали. Тип соответствующей расходуемой детали может включать в себя форсунку, защиту, электрод, внутренний удерживающий колпак, внешний удерживающий колпак, вихревое кольцо или сварочный наконечник. Кроме того, по меньшей мере, одни из первых или вторых данных могут идентифицировать серийный номер, уникальный для соответствующей первой или второй расходуемой детали. По меньшей мере, одни из первых или вторых данных можно передавать на соответствующую первую или вторую систему термообработки в качестве пневматического сигнала, радиосигнала, светового сигнала, магнитного сигнала или гидравлического сигнала.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одно из первого сигнального устройства или второго сигнального устройства содержит метку радиочастотной идентификации (RFID). По меньшей мере, одно из первого сигнального устройства или второго сигнального устройства может располагаться на или в корпусе соответствующей первой или второй расходуемой детали. В некоторых вариантах осуществления, первое или второе сигнальное устройство располагается на поверхности корпуса соответствующей первой или второй расходуемой детали для минимизации теплового воздействия в ходе работы горелки. Поверхность может находиться рядом с механизмом охлаждения, на удалении от плазменной дуги или в канале для уплотнительного кольца соответствующей первой или второй расходуемой детали, или в их комбинации.

В некоторых вариантах осуществления, параметр включает в себя высоту горелки над изделием, расход плазменного газа, расход защитного газа, временной режим плазменного газа или тока или программу обработки для резания изделия. В некоторых вариантах осуществления, параметр включен в набор параметров, конфигурируемых, по меньшей мере, одной из первой или второй систем термообработки для эксплуатации, по меньшей мере, одной из первой горелки или второй горелки. В таком случае, первая и вторая системы термообработки могут присваивать значение каждому из набора параметров для эксплуатации соответствующей первой и второй горелки.

В некоторых вариантах осуществления, способ дополнительно включает в себя обеспечение первого изделия и второго изделия для обработки первой горелкой и второй горелкой, соответственно. Первое и второе изделия, по меньшей мере, по существу, одинаковы.

В некоторых вариантах осуществления, регистрация первых данных, хранящихся в первом сигнальном устройстве, дополнительно включает в себя использование детектора сигнала первой системы термообработки для регистрации первых данных. Детектор сигнала может представлять собой устройство чтения RFID. Детектор сигнала может располагаться вне первой горелки.

В некоторых вариантах осуществления, первая и вторая системы термообработки являются одной и той же системой термообработки.

В другом аспекте, предусмотрен способ конфигурирования системы термообработки. Способ включает в себя обеспечение расходуемой детали для использования в горелке для термообработки. Расходуемая деталь имеет одну или более физических характеристик, которые облегчают установку в горелку. Способ включает в себя монтаж расходуемой детали в горелке, подключение горелки к системе термообработки и регистрацию, посредством системы термообработки, данных, связанных с расходуемой деталью. Способ дополнительно включает в себя конфигурирование, посредством системы термообработки, одного или более параметров системы термообработки для эксплуатации горелки на основании того, удовлетворяют ли регистрируемые данные критерию.

В некоторых вариантах осуществления, конфигурирование одного или более параметров системы термообработки включает в себя воспрепятствование системе термообработки в использовании горелки, если данные не удовлетворяют критерию. Данные могут идентифицировать изготовителя расходуемой детали, который не совпадает с разрешенным изготовителем.

В некоторых вариантах осуществления, данные кодируются в сигнальное устройство, присоединенное к расходуемой детали. Регистрация может осуществляться устройством чтения RFID системы термообработки.

В некоторых вариантах осуществления, способ дополнительно включает в себя предотвращение конфигурирования одного или более параметров системы термообработки в отсутствие каких-либо данных, регистрируемых системой термообработки.

В некоторых аспектах, некоторые варианты осуществления могут иметь одно или более из следующих преимуществ. Использование описанных здесь систем и способов, которые включают в себя использование расходуемых компонентов системы термообработки (например, форсунок плазменной горелки, защит, удерживающих колпаков или других расходуемых деталей), имеющих устройства хранения данных (например, считываемые или перезаписываемые устройства хранения данных), расположенные в или на расходуемых компонентах, может обеспечивать систему термообработки (например, систему резания или сварки), более простую в установке, использовании и/или устранении неисправностей. Например, как рассмотрено здесь, устройства хранения данных, размещенные в или на расходуемом компоненте, могут использоваться для предоставления информации (например, рабочих параметров) системе термообработки, на которой используется расходуемый компонент. В ряде случаев, информация может передаваться в систему термообработки, по меньшей мере, полуавтоматически (например, автоматически) после сборки расходуемого компонента в устройство системы (например, горелку). Благодаря передаче информации системе, оператору, использующему систему термообработки, не требуется вводить (например, программировать) некоторые или все из рабочих параметров или инструкций, необходимых для эксплуатации установки, в систему. Снижение потребности во вводе от оператора позволяет упростить систему обработки и удешевить ее эксплуатацию.

В некоторых вариантах осуществления, использование описанных здесь систем и способов может позволять системе термообработки полуавтоматически (или автоматически) просматривать и обновлять программное обеспечение системы (например, микропрограмму) путем передачи программного обеспечения из устройства хранения данных в систему обработки, когда расходуемая деталь устанавливается в устройстве системы обработки (например, горелку). Благодаря возможностям полуавтоматического обновления программного обеспечения, описанные здесь системы и способы обычно требуют меньшего обслуживания (например, обслуживания по инициативе оператора) и времени простоя, которое иначе потребовалось бы для тестирования системы термообработки и обновления программного обеспечения.

Дополнительно, использование описанных здесь систем и способов для передачи установочной информации или рабочих параметров системы термообработки позволяет использовать особые свойства резания или сварки для конкретного расходуемого компонента. Например, как рассмотрено ниже, каждый из двух разных расходуемых компонентов аналогичной конструкции может иметь устройство хранения данных, причем одно из устройств хранения данных включает в себя рабочие параметры, которые лучше подходят для процессов быстрого, грубого резания, и другое устройство хранения данных включает в себя рабочие параметры, которые лучше подходят для процессов медленного резания, которые создают разрезы более высокого качества. Таким образом, в расходуемые компоненты можно “заранее загружать” информацию (например, рабочие параметры), которые делают расходуемую деталь предпочтительной для любого из различных типов характеристик производительности резания. В результате адаптации устройства хранения данных для конкретного использования соответствующей расходуемой детали, потребитель (например, оператор установки) может просто выбирать расходуемую деталь согласно желаемому типу резания или сварки, подлежащему осуществлению, и устанавливать расходуемую деталь в систему обработки (например, в горелку). Таким образом, оператору не требуется полностью устанавливать и программировать систему обработки, напротив система обработки может автоматически настраиваться после установки расходуемой детали в горелку (например, когда информация передается из устройства хранения данных на горелку).

Также следует понимать, что различные аспекты и варианты осуществления изобретения можно комбинировать по-разному. На основании принципов этого описания изобретения, специалист в данной области техники легко может определить, как комбинировать эти различные варианты осуществления. Например, в некоторых вариантах осуществления, любой из вышеупомянутых аспектов может включать в себя один или более из вышеупомянутых признаков. Один вариант осуществления изобретения может обеспечивать все из вышеупомянутых признаков и преимуществ.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - вид поперечного сечения примерной дуговой плазменной горелки.

Фиг. 2 - схема примерной сети связи.

Фиг. 3 - вид поперечного сечения примерной дуговой плазменной горелки, демонстрирующий измененную геометрию различных расходуемых компонентов дуговой плазменной горелки.

Фиг. 4 - схема примерной системы термообработки, использующей сеть связи, показанную на фиг. 2, для управления работой горелки для термообработки.

Фиг. 5 - схема другой примерной системы термообработки, использующей сеть связи, показанную на фиг. 2, для управления работой горелки для термообработки.

Фиг. 6A и 6B - блок-схемы операций, демонстрирующие примерные операции сети связи, показанной на фиг. 2.

Фиг. 7 - схема примерной системы доставки газа горелки, включающей в себя устройства обнаружения потока для идентификации расходуемых компонентов, установленных в горелке примерной системы горелки.

Фиг. 8 - вид поперечного сечения примерной дуговой плазменной горелки, демонстрирующий геометрические признаки в дуговой плазменной горелке, которые можно использовать для идентификации расходуемых компонентов, установленных в горелке.

Фиг. 9 - блок-схема операций, демонстрирующая примерный способ, по меньшей мере, частичного управления процессом системы термообработки с использованием устройства хранения данных, расположенного в или на расходуемом компоненте, используемом системой термообработки.

Фиг. 10 - блок-схема операций, демонстрирующая другой примерный способ предоставления информации системе термообработки с использованием устройства хранения данных, расположенного в или на расходуемом компоненте, используемом системой термообработки.

Фиг. 11 - блок-схема операций, демонстрирующая примерный способ сохранения информации из системы термообработки в устройство хранения данных, расположенное в или на расходуемом компоненте, используемом системой термообработки.

Фиг. 12 - вид поперечного сечения примерной горелки для термообработки, демонстрирующий различные сигнальные устройства, присоединенные к различным компонентам горелки.

Подробное описание

В некоторых аспектах, системы термообработки, имеющие приемник (например, устройство чтения данных и/или записи данных), который осуществляет связь с сигнальным устройством (например, устройством хранения данных или меткой данных), расположенным в или на расходуемом компоненте, размещенном в горелке, могут использоваться для передачи информации (например, операционных инструкций или информации об использовании горелки) между контроллером (например, процессором) системы и расходуемой деталью, установленной в горелке.

На Фиг. 1 показан вид поперечного сечения примерной дуговой плазменной горелки 100 системы термообработки (например, системы резания или сварки). Горелка 100 обычно включает в себя корпус 102 горелки и наконечник 104 горелки. Наконечник 104 горелки включает в себя одну или более расходуемых деталей (например, сменные расходуемые компоненты (например, электрод 105, форсунку 110, удерживающий колпак 115, вихревое кольцо 120 и защиту 125)), расположенные во вместилище (например, вместилище расходуемой детали), которое выполнено с возможностью приема сменной расходуемой детали. Каждая из различных расходуемых деталей включают в себя корпус, который задает различные признаки, которые, как рассмотрено здесь, могут направлять текучие среды (например, газ или жидкости) в ходе эксплуатации горелки 100. Корпус 102 горелки, который имеет, в общем случае, цилиндрическую форму, поддерживает электрод 105 и форсунку 110. Форсунка 110 отстоит от электрода 105 и имеет центральный выходной канал, смонтированный в корпусе 102 горелки. Вихревое кольцо 120 смонтировано в корпусе 102 горелки и имеет набор смещенных или наклоненных в радиальном направлении газораспределительных отверстий 127, которые придают потоку плазменного газа тангенциальную составляющую скорости, заставляя поток плазменного газа завихряться. Защита 125, которая также включает в себя выходной канал, присоединена (например, посредством резьбового соединения) к удерживающему колпаку 115. Удерживающий колпак 115, как показано, является внутренним удерживающим колпаком надежно соединенным (например, посредством резьбового соединения) с форсункой 110. В некоторых вариантах осуществления, внешний удерживающий колпак (не показан) закреплен относительно защиты 125. Горелка 100 может дополнительно включать в себя электрические соединения, каналы для охлаждения, каналы для текучих сред управления дугой (например, плазменного газа) и источник энергии. В некоторых вариантах осуществления, расходуемые детали включают в себя сварочный наконечник, которым является форсунка, для пропускания воспламененного сварочного газа.

В ходе эксплуатации, плазменный газ течет через впускную газовую трубку (не показана) и газораспределительные отверстия 127 в вихревое кольцо 120. Оттуда плазменный газ течет в плазменную камеру 128 и выходит из горелки 100 через выходной канал форсунки 110 и защиты 125. Сначала формируется вспомогательная дуга между электродом 105 и форсункой 110. Вспомогательная дуга ионизирует газ, проходящий через выходной канал форсунки и выходной канал защиты. Затем дуга переходит от форсунки 110 к изделию (не показано) для термообработки (например, резания или сварки) изделия. Заметим, что проиллюстрированные детали горелки 100, включая компоновку компонентов, направление течения газа и охлаждающей текучей среды и электрические соединения, могут принимать различные формы.

Разные рабочие процессы часто требуют разных значений расхода защитного и/или плазменного газа, что требует разные наборы расходуемых деталей. Это приводит к тому, что в условиях эксплуатации используются различные расходуемые детали. Использование подходящих расходуемых деталей и надлежащее их согласование необходимы для достижения оптимальной производительности резания. Рассогласование расходуемых деталей (например, использование расходуемой детали, предназначенной для работы при 65 А в горелке, которая работает при 105 А) может приводить к сокращению срока службы расходуемой детали и/или снижению производительности дуговой плазменной горелки.

На Фиг. 2 показана примерная сеть 200 связи настоящего изобретения. Сеть 200 связи включает в себя одно или более сигнальных устройств (например, считываемое устройство хранения данных) 202, каждое из которых назначено расходуемой детали горелки для термообработки, например дуговой плазменной горелки 100, показанной на фиг. 1. В некоторых вариантах осуществления, считываемое устройство 202 хранения данных располагается на корпусе (например, присоединено к нему) или располагается в корпусе (например, интегрировано в него). Примерные расходуемые детали включают в себя электрод 105, форсунку 110, удерживающий колпак 115, вихревое кольцо 120 и защиту 125. В некоторых вариантах осуществления, сигнальное устройство 202 является электрически записываемым устройством, выполненным с возможностью передачи информации о расходуемой детали в форме одного или более сигналов. Например, сигнальное устройство 202 может быть меткой радиочастотной идентификации (RFID) или картой, штрихкодовым ярлыком или меткой, пластинкой с интегральной схемой (ИС) и т.п. В некоторых вариантах осуществления, считываемое устройство 202 хранения данных является перезаписываемым. Таким образом, перезаписываемое устройство 202 хранения данных обычно допускает добавление новых данных после первоначальной записи данных (например, с возможностью или без возможности удаления или перезаписи других данных, присутствующих на устройстве хранения данных). В частности, перезаписываемое устройство 202 хранения данных обычно позволяет записывать новые данные, будучи расположено в горелке 100. В некоторых вариантах осуществления, считываемое запоминающее устройство 202 является перезаписываемым вне горелки (например, в ходе обслуживания горелки или расходуемой детали) или располагаясь в горелке (например, в ходе использования горелки). В некоторых вариантах осуществления, сигнальным устройством 202 является детектор (например, датчик) для обнаружения физической характеристики расходуемой детали и передачи обнаруженной информации в форме одного или более сигналов.

Сеть 200 связи также включает в себя, по меньшей мере, один приемник (например, устройство чтения данных, размещенное в или на горелке) 204 для (i) приема сигналов, передаваемых сигнальными устройствами 202 (например, чтения устройства 202 хранения данных), (ii) извлечения данных, переносимых сигналами, и (iii) подачи извлеченных данных на процессор 206 для анализа и дополнительного действия. В некоторых вариантах осуществления, устройство 204 чтения данных также является устройством записи данных, которое выполнено с возможностью записи данных в перезаписываемое запоминающее устройство, расположенное в горелке. Процессором (например, контроллер) 206 может быть цифровой сигнальный пр