JP2000326072A - Plasma torch, electrode for plasma torch and manufacture of the plasma torch - Google Patents

Plasma torch, electrode for plasma torch and manufacture of the plasma torch

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JP2000326072A
JP2000326072A JP11141075A JP14107599A JP2000326072A JP 2000326072 A JP2000326072 A JP 2000326072A JP 11141075 A JP11141075 A JP 11141075A JP 14107599 A JP14107599 A JP 14107599A JP 2000326072 A JP2000326072 A JP 2000326072A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma torch with which a large cooling capacity can be exhibited with small size. SOLUTION: For a conducting tube 15 supplying cooling water to the inside of an electrode 3, its tip side part 15D is made thin. Along the tip side part 15D, a tip side part 3D surrounded by the nozzle 7 of an electrode 3, is made thin to match this. For a cooling water path 43 for sending cooling water to a nozzle 7 and a cooling water path 47 draining the cooling water after cooling the nozzle 7, their sectional shapes are the same, being short in the diametrical direction of a torch 1, long in the peripheral direction and flat. Consequently, while securing necessary cross-sectional area of the cooling water path, the diameter of the torch 1 becomes slender. A cooling water path 45 of the outer periphery of the nozzle comes into contact with a holding cap 13 as well, and the three parts which are the nozzle 7, the holding cap 13 and a nozzle protective cap 11 are cooled simultaneously.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、プラズマアークを
用いた切断又は溶接などのプラズマ加工に用いられるプ
ラズマトーチに関し、特にトーチのサイズを小型化する
ための構造上の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma torch used for plasma processing such as cutting or welding using a plasma arc, and more particularly to a structural improvement for reducing the size of the torch.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマトーチの構造は基本的に、電
極、ノズル、ノズル保護キャップなどのいずれも筒形の
複数の部品が多重に同軸で組み合わされたものであり、
これら筒形の部品と部品の間には冷却水通路や作動ガス
やアシストガスなどの各種ガスの通路などが存在する。
これらの部品のサイズによってトーチ全体のサイズが決
まるが、それを左右する最も大きな要因の一つが、必要
とされる冷却能力の大きさである。定格アーク電流の大
きいトーチほど、必要な冷却能力は大きくなり、よって
サイズが大きくなる。例えば、40A程度の小電流のト
ーチでは、電極だけを水冷し、ノズルやその外側のキャ
ップ類はアシストガスなどによる空冷で済ませることが
でき、しかも、電極内の冷却水路も細くて済む。これに
対し、例えば、300A程度の大電流のトーチは、冷却
水路が太いことは勿論、それに加え、電極だけでなくノ
ズルやキャップ類も水冷するためにそれらの部品全てに
冷却水路を備えるというように、構造面でも複雑化し、
サイズは各段に大きい。また、例えば120A程度の中
電流のトーチは、例えば、電極とノズルは水冷し、キャ
ップ類は空冷するというような中間的な構造を有し、サ
イズも中程度である。
2. Description of the Related Art The structure of a plasma torch is basically a combination of a plurality of cylindrical components, such as electrodes, nozzles, and nozzle protection caps, which are multiplexed and coaxial.
Between these cylindrical parts, there are a cooling water passage and passages for various gases such as working gas and assist gas.
The size of these components determines the overall size of the torch, and one of the biggest factors that determines it is the required cooling capacity. The higher the rated arc current of the torch, the greater the required cooling capacity and therefore the size. For example, in a torch with a small current of about 40 A, only the electrode can be water-cooled, and the nozzles and caps outside the nozzle can be air-cooled by an assist gas or the like, and the cooling water passage in the electrode can be narrow. On the other hand, for example, a torch with a large current of about 300 A not only has a large cooling water channel, but also has a cooling water channel in all of its components in order to water-cool not only the electrodes but also the nozzles and caps. In addition, the structure becomes complicated,
The size is large in each stage. A medium torch of, for example, about 120 A has an intermediate structure in which, for example, the electrode and the nozzle are water-cooled, and the caps are air-cooled, and has a medium size.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマトーチ
は、その定格電流値に応じて、必要となる冷却能力の違
いから、それぞれ独自の構造を有し、そして、電流値が
大きいほど、構造は複雑になり、サイズは大きくなる。
The conventional plasma torch has its own structure depending on the required cooling capacity according to its rated current value, and the structure increases as the current value increases. It gets more complicated and bigger.

【0004】しかし、トーチのサイズはできるだけ小さ
いほうが、加工作業のし易さ、トーチ移動制御のし易
さ、及び、消耗品であるノズルや電極が小さくなること
により製造コストが低くなってランニングコストが低く
なるなどの様々な面で有利である。そのため、特に大電
流のトーチのサイズをもっと小型化したいという要求が
ある。また、1種類のトーチで、種々の電流値について
汎用に利用できた方が有利である。例えば、従来の中電
流トーチに匹敵するサイズのトーチで、中電流だけでな
く大電流にも使うことができれば、設備投資やメンテナ
ンスなどの様々な面で有利である。このような要求に応
えようとする上で最大の問題は、小さいサイズのトーチ
において高い冷却能力をいかに確保するかという点であ
る。すなわち、冷却能力は冷却水量に依存し、冷却水を
大量に流せばその分、冷却量力は向上する。冷却水量を
増やす安易な方法は、冷却水を圧送するためのポンプの
吐出圧を高めることである。しかしながら、水回路の抵
抗(圧損)は水量の二乗に比例するため、ポンプ吐出圧
を多少上げても、満足できる水量増加の効果は期待でき
ない。そのため、トーチの構造面から、水回路の圧損を
小さくする工夫が必要となる。
However, the smaller the size of the torch is, the easier the processing work, the easier the control of the torch movement, and the smaller the size of consumable nozzles and electrodes, the lower the manufacturing cost and the running cost. This is advantageous in various aspects such as a reduction in Therefore, there is a demand to further reduce the size of the large current torch. Further, it is advantageous that one kind of torch can be used for various current values for general purposes. For example, if a torch having a size comparable to a conventional medium current torch can be used not only for medium current but also for large current, it is advantageous in various aspects such as capital investment and maintenance. The biggest problem in meeting such demands is how to ensure high cooling capacity in small torches. In other words, the cooling capacity depends on the amount of cooling water, and when a large amount of cooling water flows, the cooling power is improved accordingly. An easy way to increase the amount of cooling water is to increase the discharge pressure of a pump for pumping the cooling water. However, since the resistance (pressure loss) of the water circuit is proportional to the square of the amount of water, a satisfactory increase in the amount of water cannot be expected even if the pump discharge pressure is slightly increased. For this reason, it is necessary to reduce the pressure loss of the water circuit from the viewpoint of the structure of the torch.

【0005】従って、本発明の目的は、上記の要求に応
えるために、小さいサイズであっても水回路の圧損が小
さく、よって大きい冷却能力が発揮できるプラズマトー
チを提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a plasma torch capable of exhibiting a small pressure loss of a water circuit even with a small size and exhibiting a large cooling capacity, in order to meet the above-mentioned requirements.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の観点に従
うプラズマトーチは、プラズマアークの発生点となる耐
熱インサートが取りつけられた閉じた先端部を有する概
略円筒形の電極と、この電極の外側を包囲し、電極の先
端部で発生したプラズマアークを噴出するノズルオリフ
ィスを有するノズルと、冷却水を出す水出口をもった先
端部を有し、水出口が電極の先端部の近傍まで到達する
ように電極の内部に挿入されている導水管とを備える。
導水管は、水出口から所定の長さにわたる先端側部分
と、この先端側部分よりも基端側に位置する基端側部分
とを有する。そして、導水管の太さは、先端側部分にて
基端側部分よりも細くなっている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma torch having a substantially cylindrical electrode having a closed tip attached with a heat-resistant insert at which a plasma arc is generated, and a plasma torch having a closed tip. It has a nozzle with a nozzle orifice that surrounds the outside and ejects a plasma arc generated at the tip of the electrode, and a tip with a water outlet that emits cooling water.The water outlet reaches near the tip of the electrode And a water pipe inserted inside the electrode so as to perform the operation.
The water pipe has a distal portion extending a predetermined length from the water outlet, and a proximal portion located proximal to the distal portion. The thickness of the water pipe is smaller at the distal end than at the proximal end.

【0007】このプラズマトーチでは、電極内部に挿入
される導水管が、先端側部分にて基端側部分より細くな
っているため、それに合わせて、電極の先端側部分も細
くすることができる。電極の先端側部分には、その外側
にノズルなどの諸部品が被さるので、電極の先端側部分
を細くすることができることにより、トーチ全体も細く
小型化することができる。
In this plasma torch, since the water pipe inserted into the electrode is thinner at the distal end than at the base end, the distal end of the electrode can be made thinner accordingly. Since various parts such as a nozzle are covered on the outer side of the tip of the electrode, the tip of the electrode can be made thinner, so that the entire torch can be made thinner and smaller.

【0008】好適な実施形態では、電極内の耐熱インサ
ートが電極内部の冷却水通路の露出していて、冷却水に
直接晒される。これにより、耐熱インサートの冷却効率
が向上するので、電極の先端側部分の冷却水路を細くし
て小型化することが一層容易になる。
[0008] In a preferred embodiment, the heat resistant insert in the electrode is exposed to the cooling water passage inside the electrode and is directly exposed to the cooling water. Thereby, the cooling efficiency of the heat-resistant insert is improved, so that it becomes easier to make the cooling water passage at the tip end side portion of the electrode thinner and to reduce the size.

【0009】本発明の第2の観点に従うプラズマトーチ
は、プラズマアークの発生点となる閉じた先端部を有す
る概略円筒形の電極と、電極の外側を包囲し、電極の先
端部で発生したプラズマアークを噴出するノズルオリフ
ィスを有するノズルと、冷却水を出す水出口をもった先
端部を有し、水出口が前記電極の先端部の近傍まで到達
するように電極の内部に挿入されている導水管と、導水
管の内部に形成され、導水管の水出口まで冷却水を導く
第1の冷却水通路と、導水管と電極との間に形成され、
水出口から出た冷却水を電極の内周面に沿って流す第2
の冷却水通路とを備える。そして、第1と第2の冷却水
路の断面積がほぼ同等になっている。
A plasma torch according to a second aspect of the present invention comprises a substantially cylindrical electrode having a closed tip which is a point where a plasma arc is generated, a plasma surrounding the outside of the electrode, and a plasma generated at the tip of the electrode. A nozzle having a nozzle orifice for ejecting an arc and a tip having a water outlet for discharging cooling water, and a guide inserted inside the electrode so that the water outlet reaches near the tip of the electrode. A water pipe, a first cooling water passage formed inside the water pipe, guiding the cooling water to a water outlet of the water pipe, and formed between the water pipe and the electrode;
Second cooling water flowing from the water outlet flows along the inner peripheral surface of the electrode.
Cooling water passage. The cross-sectional areas of the first and second cooling water passages are substantially equal.

【0010】このプラズマトーチによれば、限られた電
極内側のスペースは、往復の第1と第2の冷却水路に振
り分けられ、冷却水は第1の冷却水路を流れた後に第2
の冷却水路を流れる。このとき、第1と第2の冷却水路
の断面積がほぼ同等であるため、第1から第2へと繋が
る冷却水路の抵抗(圧損)が最小になって、最大の冷却
水量つまり最大の冷却能力が得られる。
[0010] According to this plasma torch, the limited space inside the electrode is distributed to the first and second reciprocating cooling water passages, and the cooling water flows into the second cooling water passage after flowing through the first cooling water passage.
Through the cooling water channel. At this time, since the cross-sectional areas of the first and second cooling water passages are substantially equal, the resistance (pressure loss) of the cooling water passage connecting from the first to the second becomes minimum, and the maximum cooling water amount, that is, the maximum cooling water amount Ability is obtained.

【0011】本発明の第3の観点に従うプラズマトーチ
は、プラズマアークの発生点となる閉じた先端部を有す
る概略円筒形の電極と、電極の外側を包囲し、電極の先
端部で発生したプラズマアークを噴出するノズルオリフ
ィスを有するノズルと、プラズマトーチの中心軸から外
れた位置で中心軸にほぼ平行な方向に走っている、ノズ
ルの冷却のための冷却水が通る冷却水通路とを備える。
そして、冷却水通路の断面形状が、トーチ中心軸を中心
とした円周の方向の寸法が半径の方向の寸法より長い扁
平な形状である。
A plasma torch according to a third aspect of the present invention is a plasma torch having a substantially cylindrical electrode having a closed tip serving as a plasma arc generating point, a plasma surrounding the outside of the electrode, and a plasma generated at the tip of the electrode. A nozzle having a nozzle orifice for emitting an arc, and a cooling water passage running in a direction off the center axis of the plasma torch and substantially parallel to the center axis, through which cooling water for cooling the nozzle passes.
The cross-sectional shape of the cooling water passage is a flat shape whose dimension in the circumferential direction around the torch center axis is longer than that in the radial direction.

【0012】このプラズマトーチによれば、冷却水路が
半径方向に短い代わりに周方向には長い扁平形状である
ため、必要な冷却水路の断面積を確保しつつ、トーチの
径を細くすることができる。好適な実施形態では、冷却
水通路の断面形状が、半径方向に短径をもつ、単純な長
円又は円周に沿って湾曲した長円である。
According to this plasma torch, since the cooling water channel has a flat shape that is long in the circumferential direction instead of being short in the radial direction, it is possible to reduce the diameter of the torch while securing a necessary cross-sectional area of the cooling water channel. it can. In a preferred embodiment, the cross-sectional shape of the cooling water passage is a simple ellipse having a minor diameter in the radial direction or an ellipse curved along the circumference.

【0013】本発明の第3の観点に従うプラズマトーチ
は、プラズマアークの発生点となる閉じた先端部を有す
る概略円筒形の電極と、電極の外側を包囲し、電極の先
端部で発生したプラズマアークを噴出するノズルオリフ
ィスを有するノズルと、プラズマトーチの中心軸から外
れた位置でトーチ中心軸にほぼ平行な方向に走ってい
る、ノズルの冷却のための冷却水が通る冷却水通路とを
備える。そして、冷却水通路が複数本の副通路に分かれ
ている。
A plasma torch according to a third aspect of the present invention is a plasma torch having a substantially cylindrical electrode having a closed tip serving as a point where a plasma arc is generated, a plasma surrounding the outside of the electrode, and a plasma generated at the tip of the electrode. A nozzle having a nozzle orifice for emitting an arc, and a cooling water passage running in a direction off the center axis of the plasma torch and substantially parallel to the center axis of the torch, through which cooling water for cooling the nozzle passes. . The cooling water passage is divided into a plurality of sub passages.

【0014】このトーチにおいても、必要な冷却水路の
断面積を確保しつつ、トーチの径を細くすることができ
る。トーチ径を細くする目的から、複数本の副通路は周
方向に配列するのが好ましい。
[0014] Also in this torch, the diameter of the torch can be reduced while securing the necessary cross-sectional area of the cooling water channel. For the purpose of reducing the diameter of the torch, the plurality of sub-passages are preferably arranged in the circumferential direction.

【0015】本発明の第4の観点に従うプラズマトーチ
は、プラズマアークの発生点となる閉じた先端部を有す
る概略円筒形の電極と、電極の外側を包囲し、電極の先
端部で発生したプラズマアークを噴出するノズルオリフ
ィスを有するノズルと、ノズルの外側を包囲し、プラズ
マトーチの外殻として機能するキャップと、ノズルの外
周面とキャップの内周面との間に形成され、ノズルとキ
ャップを同時に冷却する冷却水通路と、キャップに形成
されたアシストガス(例えば、2次ガス又は3次ガスな
ど)通路とを備える。
A plasma torch according to a fourth aspect of the present invention is a plasma torch having a substantially cylindrical electrode having a closed tip serving as a point where a plasma arc is generated, a plasma surrounding the outside of the electrode, and a plasma generated at the tip of the electrode. A nozzle having a nozzle orifice for ejecting an arc, a cap surrounding the outside of the nozzle and functioning as an outer shell of the plasma torch, and a nozzle formed between the outer peripheral surface of the nozzle and the inner peripheral surface of the cap. A cooling water passage for simultaneous cooling and an assist gas (for example, a secondary gas or a tertiary gas) passage formed in the cap are provided.

【0016】このトーチでは、同じ冷却水通路を流れる
冷却水でノズルとキャップを同時に冷却できるので、ノ
ズル用の冷却水通路とキャップ用の冷却水通路を別に設
ける必要が無く、よって、トーチが小型化できる。
In this torch, since the nozzle and the cap can be simultaneously cooled by the cooling water flowing through the same cooling water passage, there is no need to separately provide a cooling water passage for the nozzle and a cooling water passage for the cap. Can be

【0017】以上のような本発明に従うプラズマトーチ
は、従来のトーチと同じ冷却能力を維持しつつ、従来の
トーチより小型化できる。また、本発明に従うプラズマ
トーチは、従来のトーチと同じサイズで、より大きい冷
却能力が発揮できるので、従来より大きい電流でも使用
できより汎用的である。また、より大きな冷却能力によ
り、電極やノズルの耐久性が向上する。更に、同じ水量
で冷却水を流す場合においても、本発明によれば水回路
の圧損が小さくすることができるので、水ポンプの吐出
圧を低く設定でき、よって、水ポンプの耐久性が向上す
る(一般に、水ポンプは吐出圧が高くなるほど耐久性が
低下する)。
[0017] The plasma torch according to the present invention as described above can be made smaller than the conventional torch while maintaining the same cooling capacity as the conventional torch. In addition, the plasma torch according to the present invention has the same size as the conventional torch and can exhibit a larger cooling capacity, so that it can be used even with a larger current and is more versatile. In addition, the durability of the electrodes and nozzles is improved due to the larger cooling capacity. Furthermore, even when the cooling water is supplied with the same amount of water, the pressure loss of the water circuit can be reduced according to the present invention, so that the discharge pressure of the water pump can be set low, and the durability of the water pump is improved. (In general, the durability of a water pump decreases as the discharge pressure increases.)

【0018】本発明の第5の観点に従うプラズマトーチ
用電極は、閉じた先端部をもち内側に冷却水通路をもつ
筒形の電極本体と、この電極本体の先端部に埋め込ま
れ、その前面にてアーク発生点を提供する耐熱インサー
トとを備え、耐熱インサートが電極本体に冶金的に結合
されており、且つ、耐熱インサートの背面が電極本体の
内側の冷却水通路に露出している。
A plasma torch electrode according to a fifth aspect of the present invention has a cylindrical electrode body having a closed distal end and a cooling water passage inside, and is embedded in the distal end of the electrode main body and has a front surface thereof. A heat-resistant insert that provides an arc generating point, wherein the heat-resistant insert is metallurgically coupled to the electrode body, and a back surface of the heat-resistant insert is exposed to a cooling water passage inside the electrode body.

【0019】このプラズマトーチ用電極では、耐熱イン
サートの背面が冷却水通路に露出して直接水冷されるの
で、冷却効率が高い。それに加え、耐熱インサートが電
極本体に蝋接などの方法で冶金的に結合されているた
め、耐熱インサートと電極本体との機械的、電気的及び
熱的な結合状態は極めて良好であり、そのため、例えば
圧入などの方法で耐熱インサートを電極本体に埋め込ん
だ場合に比較して、耐熱インサートの電極への埋め込み
深さを浅くすることができる(つまり、耐熱インサート
の長さは短くて良い)。その結果、耐熱インサートを十
分に短くして、その水冷される背面を、前面のアーク発
生点に近接させることができ、よって、優れた冷却能力
を発揮できる。更に、冷却能力が高いために、電極の寿
命も長い。
In this electrode for a plasma torch, the back surface of the heat-resistant insert is exposed to the cooling water passage and directly cooled with water, so that the cooling efficiency is high. In addition, since the heat-resistant insert is metallurgically bonded to the electrode body by brazing or the like, the mechanical, electrical, and thermal connection between the heat-resistant insert and the electrode body is extremely good. For example, the depth of the heat-resistant insert embedded in the electrode can be reduced compared to the case where the heat-resistant insert is embedded in the electrode body by a method such as press fitting (that is, the length of the heat-resistant insert may be short). As a result, the heat-resistant insert can be made sufficiently short so that its water-cooled back surface can be close to the arc generation point on the front surface, and therefore, excellent cooling ability can be exhibited. Furthermore, the life of the electrode is long due to the high cooling capacity.

【0020】好適な実施形態では、冷却水との接触面積
を広くするために、耐熱インサートの背面が膨らんだ形
状を有していいる。
In a preferred embodiment, the rear surface of the heat-resistant insert has a bulging shape in order to increase the contact area with the cooling water.

【0021】本発明の第6の観点に従がうプラスマトー
チ用電極の製造方法は、閉じた先端部をもち内側に冷却
水通路をもつ筒形の電極本体を用意するステップと、電
極本体の先端部に耐熱インサートを埋め込み、電極本体
と耐熱インサートとを冶金的に結合するステップと、耐
熱インサートが埋め込まれた電極の先端部の、冷却水通
路に臨む部分を切除することにより、耐熱インサートの
背面を冷却水通路に露出させるステップとを有する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an electrode for a plasma torch, comprising the steps of: preparing a cylindrical electrode body having a closed end and having a cooling water passage inside; Embedding the heat-resistant insert at the tip, metallurgically joining the electrode body and the heat-resistant insert, and cutting off the portion of the electrode with the heat-resistant insert embedded facing the cooling water passage, thereby forming the heat-resistant insert. Exposing the back surface to the cooling water passage.

【0022】この製造方法によれば、上述した新規な構
造のプラスマトーチ用電極を製造することができる。
According to this manufacturing method, an electrode for a plasma torch having the above-described novel structure can be manufactured.

【0023】好適な実施形態では、電極本体と耐熱イン
サートを冶金的に結合するために、次のような方法を行
う。まず、電極本体の先端部の前面側に形成された凹部
内に、蝋材片がより奥に位置するようにして、蝋材片と
耐熱インサートとを挿入する。次に、蝋材片と耐熱イン
サートが凹部に挿入された状態の電極本体を加熱して蝋
材片を溶融させると同時に、耐熱インサートを凹部の奥
へ押し込むことにより、凹部内で溶融した蝋材を耐熱イ
ンサートの周囲に回り込ませる。次に、凹部内で溶融し
た蝋材が耐熱インサートの周囲に回り込んだ状態で電極
本体を冷却することにより、耐熱インサートの外面と凹
部の内面の蝋接を完成させる。
In a preferred embodiment, the following method is used for metallurgically joining the electrode body and the heat-resistant insert. First, the brazing material piece and the heat-resistant insert are inserted into the concave portion formed on the front side of the front end portion of the electrode body such that the brazing material piece is located deeper. Next, by heating the electrode body in a state where the brazing material piece and the heat-resistant insert are inserted into the recess, the brazing material piece is melted, and at the same time, the wax material melted in the recess is pressed by pushing the heat-resistant insert into the recess. Around the heat-resistant insert. Next, the electrode body is cooled in a state in which the wax material melted in the concave portion has wrapped around the heat-resistant insert, thereby completing the brazing between the outer surface of the heat-resistant insert and the inner surface of the concave portion.

【0024】この蝋接方法は、簡単で高い生産効率をも
つため、電極の製造コストを下げることができる。従っ
て、冷却能力が高く、よって寿命の長い電極を、低いコ
ストで製造することおができる。
This brazing method is simple and has high production efficiency, so that the manufacturing cost of the electrode can be reduced. Therefore, an electrode having a high cooling capacity and a long life can be manufactured at low cost.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態にか
かる切断用のプラズマトーチの中心軸に沿った断面を示
す。
FIG. 1 shows a cross section along a central axis of a cutting plasma torch according to an embodiment of the present invention.

【0026】プラズマトーチ1は、トーチ移動機構(図
示せず)に固定されている部分(以下、「トーチ本体」
という)と、このトーチ本体に着脱自在に取りつけられ
ている部分とに大別できる。着脱自在な部分とは、トー
チ軸心から外側に向かって順に、電極3、絶縁筒5、ノ
ズル7、絶縁リング9、ノズル保護キャップ11及び保
持キャップ13であり、これらは消耗品であり随時に交
換される。
The plasma torch 1 is fixed to a torch moving mechanism (not shown) (hereinafter referred to as "torch main body").
) And a portion detachably attached to the torch body. The detachable parts are the electrode 3, the insulating cylinder 5, the nozzle 7, the insulating ring 9, the nozzle protection cap 11, and the holding cap 13 in order from the torch axis to the outside. Be exchanged.

【0027】トーチ1の中心軸位置に、電極3内部へ冷
却水を導入するための断面円形の導水管15が配置され
ている。導水管15の基端部分の外周に、これと同軸の
位置関係で、円筒形のインナースリーブ17が嵌められ
ている。インナースリーブ17の先端部の内側に、円筒
形の電極3の基端部が嵌め込まれる。この電極3は閉じ
た先端部3Aをもち、この先端部3Aの中央のアーク発
生点となる部分には、ハフニウム製などの耐熱インサー
ト4が取りつけられている。耐熱インサート4の背面
は、電極3内部の冷却水が流れる空間に露出している。
A water pipe 15 having a circular cross section for introducing cooling water into the inside of the electrode 3 is arranged at the center axis position of the torch 1. A cylindrical inner sleeve 17 is fitted around the outer periphery of the base end portion of the water pipe 15 in a coaxial positional relationship therewith. The proximal end of the cylindrical electrode 3 is fitted inside the distal end of the inner sleeve 17. The electrode 3 has a closed distal end 3A, and a heat-resistant insert 4 made of hafnium or the like is attached to a central portion of the distal end 3A where an arc is generated. The back surface of the heat-resistant insert 4 is exposed to a space through which the cooling water flows inside the electrode 3.

【0028】導水管15は、インナースリーブ17の先
端面より前方へ突出して電極3の内部に奥深く入り込
み、導水管15の水出口15Aは電極3の先端部3Aの
耐熱インサート4の直ぐ背後の位置まで達している。導
水管15は、その径の太さに着目すると、インナースリ
ーブ17内に入っている太い大径部15Bと、電極3内
に入っている先端の水出口15Aから所定長にわたる細
い小径部15Dと、大径部15Bと小径部15Dとを繋
ぐテーパしたテーパ部15Cとから構成される。このよ
うな導水管15の太さの変化に合わせて、電極3の太さ
も同様に変化している。すなわち、電極3は、導水管大
径部15Bが入っている基端側部分3Bにて太く、導水
管テーパ部15Cが入っている部分3Cにて内径がテー
パし、そして、導水管小径部15Dが入っている先端側
部分3Dにて細い。そして、電極3の細い先端側部分3
Dの外側にノズル7が被せられる。そのため、この電極
3の細い先端側部分3Dはトーチ1の全体の太さを細く
するのに寄与する。この理由から導水管15の小径部1
5Dの外径はできるだけ細い方が好ましいが、一方、導
水管15の内径(つまり、冷却水通路19の断面積)は
小径部15Dと大径部15B間に大きな差がないほうが
望ましい。この要求を満たすために、導水管15の壁の
厚みを、小径部15Dでは大径部15よりも薄くしてい
る。
The water pipe 15 projects forward from the front end face of the inner sleeve 17 and penetrates deep into the inside of the electrode 3. The water outlet 15 A of the water pipe 15 is located just behind the heat-resistant insert 4 at the front end 3 A of the electrode 3. Has reached. Focusing on the diameter of the water guide tube 15, the water guide tube 15 has a thick large-diameter portion 15B in the inner sleeve 17, and a thin small-diameter portion 15D extending a predetermined length from the water outlet 15A at the distal end in the electrode 3. , A tapered portion 15C connecting the large diameter portion 15B and the small diameter portion 15D. In accordance with such a change in the thickness of the water pipe 15, the thickness of the electrode 3 also changes. That is, the electrode 3 is thick at the base end portion 3B where the large-diameter portion 15B of the water pipe is contained, the inner diameter is tapered at the portion 3C where the tapered portion 15C of the water conduit is contained, and the small-diameter portion 15D of the water conduit is formed. Is thin at the tip side portion 3D that contains. And the thin tip side portion 3 of the electrode 3
The nozzle 7 is put on the outside of D. Therefore, the thin distal end portion 3D of the electrode 3 contributes to reducing the overall thickness of the torch 1. For this reason, the small diameter portion 1 of the water pipe 15
The outer diameter of 5D is preferably as narrow as possible, while the inner diameter of the water pipe 15 (that is, the cross-sectional area of the cooling water passage 19) is desirably free from a large difference between the small diameter portion 15D and the large diameter portion 15B. In order to satisfy this requirement, the thickness of the wall of the water guide pipe 15 is made thinner in the small diameter part 15D than in the large diameter part 15.

【0029】導水管15は、その内部に冷却水通路19
を有する。電極3の内周面と導水管15の外周面との間
に、冷却水路21が形成されている。インナースリーブ
17の内周面と導水管15の外周面との間に、冷却水路
23が形成されている。インナースリーブ17の周壁を
貫通して、冷却水路25が形成されている。これらの冷
却水路19、21、23、25はこの順序で連通してい
る。電極3内の冷却水路19及び21はほぼ同等の断面
積をもつように設計されており、それにより、限られた
電極内側のスペースを振り分けた往復の冷却水路19及
び21の抵抗(圧損)は最小になる。その下流の冷却水
路23及び25は、その圧損を最小にすべく、構造上の
可能な範囲で、最大の断面積を有するように設計されて
いる。
The water pipe 15 has a cooling water passage 19 therein.
Having. A cooling water passage 21 is formed between the inner peripheral surface of the electrode 3 and the outer peripheral surface of the water pipe 15. A cooling water passage 23 is formed between the inner peripheral surface of the inner sleeve 17 and the outer peripheral surface of the water pipe 15. A cooling water passage 25 is formed through the peripheral wall of the inner sleeve 17. These cooling water passages 19, 21, 23, 25 communicate in this order. The cooling water passages 19 and 21 in the electrode 3 are designed to have substantially the same cross-sectional area, so that the resistance (pressure loss) of the reciprocating cooling water passages 19 and 21 allocating the limited space inside the electrode is reduced. Be minimized. The cooling water passages 23 and 25 downstream thereof are designed to have the largest possible cross-sectional area as far as structurally possible in order to minimize the pressure loss.

【0030】インナースリーブ17の先端部分の外周に
は、電極3の耐熱インサート4におけるアーク発生点を
回転移動させるためのリングマグネット27が嵌められ
ている。インナースリーブ17の基端部分の外周には、
円筒形のアウタースリーブ29が嵌められている。アウ
タースリーブ29の先端部には、短円筒状のノズル台座
31が固定され、このノズル台座31の先端部に、先端
に向かってテーパした概略円錐筒形のノズル7が取りつ
けられている。ノズル7は、電極3と同軸の位置関係
で、電極3の前述した細い部分3Dの外側に被さってお
り、耐熱インサート4の正面となるノズル先端部の中心
軸位置に、プラズマアークを細く絞って前方へ噴出させ
るためのノズルオリフィス7Aを有している。
A ring magnet 27 for rotating the arc generating point of the heat-resistant insert 4 of the electrode 3 is fitted around the outer periphery of the tip of the inner sleeve 17. On the outer periphery of the base end portion of the inner sleeve 17,
A cylindrical outer sleeve 29 is fitted. A short cylindrical nozzle pedestal 31 is fixed to the distal end of the outer sleeve 29, and a substantially conical cylindrical nozzle 7 tapered toward the distal end is attached to the distal end of the nozzle pedestal 31. The nozzle 7 has a coaxial positional relationship with the electrode 3 and covers the outside of the above-described thin portion 3D of the electrode 3, and narrows the plasma arc to the center axis position of the nozzle tip portion in front of the heat-resistant insert 4. It has a nozzle orifice 7A for jetting forward.

【0031】ノズル7と電極3との間には、両者を電気
的に絶縁するための円筒形の絶縁筒5が嵌め込まれてい
る。ノズル7と絶縁筒5との間に、作動ガス通路33が
形成されており、この作動ガス通路33には、図示しな
い作動ガス供給路(これは、アウタースリーブ29とノ
ズル台座31の内部を通っている)から作動ガスが流入
する。ノズル7と電極3の先端部3Aとの間には、ノズ
ルオリフィス7Aに連通する作動ガス通路35が形成さ
れている。また、絶縁筒5には、作動ガス通路33と作
動ガス通路35を連通するように、周方向に一定間隔
で、半径方向に対して周方向に若干角度傾斜して穿たれ
た、複数の作動ガススワラ穴5Aを有している。作動ガ
スは、作動ガス通路33から作動ガススワラ穴5Aに入
り、作動ガススワラ穴5Aから旋回流となって作動ガス
通路35へ噴出する。この作動ガス旋回流は、作動ガス
通路35を流れて、耐熱インサート4の正面でアークの
エネルギーによりプラズマ化され、プラズマ旋回流とな
ってノズルオリフィス7Aから噴出する。
Between the nozzle 7 and the electrode 3, a cylindrical insulating tube 5 for electrically insulating the two is fitted. A working gas passage 33 is formed between the nozzle 7 and the insulating cylinder 5, and a working gas supply passage (not shown) that passes through the outer sleeve 29 and the inside of the nozzle base 31 is formed in the working gas passage 33. ) Flows into the working gas. A working gas passage 35 communicating with the nozzle orifice 7A is formed between the nozzle 7 and the tip 3A of the electrode 3. The insulating cylinder 5 is provided with a plurality of operating holes formed at regular intervals in the circumferential direction and slightly inclined in the circumferential direction with respect to the radial direction so as to communicate the working gas passage 33 and the working gas passage 35. It has a gas swirler hole 5A. The working gas enters the working gas swirler hole 5A from the working gas passage 33, and is ejected to the working gas passage 35 as a swirling flow from the working gas swirler hole 5A. The working gas swirl flows through the working gas passage 35, is turned into plasma by the energy of the arc in front of the heat-resistant insert 4, and is ejected from the nozzle orifice 7A as a plasma swirl.

【0032】ノズル7の先端部に、図示しないワークや
ワークから吹き上がる溶融金属などからノズル7を保護
するための短円筒形のノズル保護キャップ11が被せら
れている。ノズル7とノズル保護キャップ11との間に
は、両者を電気的に絶縁する絶縁リング9が嵌め込まれ
ている。この構造の外側に、先端へ向かってテーパした
円筒形の保持キャップ13が被せられている。また、ア
ウタースリーブ29の基端部の外周に円筒形の固定リン
グ37が嵌められおり、この固定リング37の外周に円
筒形の回転リング39が嵌められている。固定リング3
7の外周の雄螺子37Aと回転リング39の内周の雌螺
子39Aが噛み合っており、それにより、回転リング3
9はトーチ中心軸を中心にして回転自在であり、かつそ
の回転に伴ってトーチ中心軸と平行方向に進退する。そ
して、回転リング19の先端部にある環状爪19Bと保
持キャップ13の基端部の外周にあるフランジ13Aと
が係合した状態で、回転リング19が最も後退した位置
まで回転させられ、それにより、回転リング19が保持
キャップ13をトーチ本体に引き付けて固定している。
また、保持キャップ13の先端部にある環状爪13B
が、ノズル保護キャップ11の基端部にあるフランジ1
1Aに係合しており、それにより、保持キャップ13
が、ノズル保護キャップ11、絶縁リング9、ノズル
7、絶縁筒5及び電極3のセットをトーチ本体に引き付
けて固定している。保持キャップ13は、このような内
部の諸部品の保持機能の他に、トーチ1の先端側部分に
けるトーチ1の外殻としての機能も併せもつ。
A short cylindrical nozzle protection cap 11 for protecting the nozzle 7 from a work (not shown) or molten metal blown from the work is placed on the tip of the nozzle 7. Between the nozzle 7 and the nozzle protection cap 11, an insulating ring 9 that electrically insulates both is fitted. Outside the structure, a cylindrical holding cap 13 tapered toward the tip is covered. A cylindrical fixing ring 37 is fitted on the outer periphery of the base end of the outer sleeve 29, and a cylindrical rotating ring 39 is fitted on the outer periphery of the fixing ring 37. Retaining ring 3
7 is engaged with the internal thread 39A on the inner periphery of the rotating ring 39, whereby the rotating ring 3 is rotated.
Numeral 9 is rotatable about the torch center axis, and advances and retreats in a direction parallel to the torch center axis with the rotation. Then, in a state where the annular claw 19B at the distal end of the rotating ring 19 and the flange 13A on the outer periphery of the base end of the holding cap 13 are engaged, the rotating ring 19 is rotated to the most retracted position, whereby The rotating ring 19 attracts and fixes the holding cap 13 to the torch main body.
An annular claw 13B at the tip of the holding cap 13
Is the flange 1 at the base end of the nozzle protection cap 11
1A, thereby retaining the cap 13
However, a set of the nozzle protection cap 11, the insulating ring 9, the nozzle 7, the insulating cylinder 5, and the electrode 3 is attracted to the torch body and fixed. The holding cap 13 has a function as an outer shell of the torch 1 at a tip side portion of the torch 1 in addition to the function of holding the various internal parts.

【0033】アウタースリーブ29は、半径方向に走る
冷却水通路41と、トーチ中心軸に平行な方向へ走る冷
却水通路43と、この冷却水通路43から離れた場所で
同じくトーチ中心軸に平行な方向へ走る別の冷却水通路
47とを有する。また、ノズル7の外周面と保持キャッ
プ13の内周面とノズル保護キャップ11の基端面の間
に、ノズル7の外側を包囲する冷却水通路45が形成さ
れている。インナースリーブ17内の冷却水通路25
と、アウタースリーブ29内の冷却水通路41及び43
と、ノズル3を包囲する冷却水通路45と、アウタース
リーブ29内のもう一つの冷却水通路47は、この順序
で連通している。冷却水通路47は、また、図示しない
冷却水排出路に連通している。アウタースリーブ29内
の冷却水路41、43、47はいずれも、冷却水による
圧損を最小にすべく、構造上可能な範囲で、最大の断面
積を有するように設計されている。
The outer sleeve 29 has a cooling water passage 41 running in the radial direction, a cooling water passage 43 running in a direction parallel to the torch center axis, and a cooling water passage 43 separated from the cooling water passage 43 and also parallel to the torch center axis. And another cooling water passage 47 running in the direction. A cooling water passage 45 surrounding the outside of the nozzle 7 is formed between the outer peripheral surface of the nozzle 7, the inner peripheral surface of the holding cap 13, and the base end surface of the nozzle protection cap 11. Cooling water passage 25 in inner sleeve 17
And cooling water passages 41 and 43 in the outer sleeve 29.
The cooling water passage 45 surrounding the nozzle 3 and another cooling water passage 47 in the outer sleeve 29 are connected in this order. The cooling water passage 47 communicates with a cooling water discharge passage (not shown). Each of the cooling water passages 41, 43, and 47 in the outer sleeve 29 is designed to have a maximum cross-sectional area within a structurally possible range in order to minimize pressure loss due to the cooling water.

【0034】冷却水は、矢印で示すように、まず、導水
管15内の冷却水路19を通って水出口15Aから出
て、電極3の先端部3Aの最も高温の耐熱インサート4
の背面に当たり、耐熱インサート4を冷却する。耐熱イ
ンサート4は冷却水に直接晒されて効果的に冷却され
る。また、耐熱インサート4の前面は平らであるが、そ
の背面は図示のように中心で高く周囲で低い湾曲した形
状をしており、それにより、背面の面積つまり冷却水と
の接触面積が広く確保されている。また、この湾曲形状
は、水出口15Aから出た冷却水をスムーズに折り返さ
せて冷却水通路21へ導く役目ももつ。導水管15の水
出口15Aの周囲には、1個又は2個以上のスリット1
5Eが設けられている。冷却水路19を流れる冷却水の
うちある程度の割合の部分は、耐熱インサート4には触
れずに、スリット15Eを抜けて冷却水通路21へ入
り、ノズル7の冷却の方に有効に寄与する。冷却水通路
21に導かれた冷却水は、電極3の内周面に沿って冷却
水通路21を流れる間に電極3を冷却し、次に、冷却水
路23、25、41、53を順に通りぬけて、ノズル7
を包囲する冷却水通路45に入る。この冷却水路45に
入った冷却水は、冷却水路45を流れる間に、ノズル7
を冷却すると共に、ノズル保護キャップ11と保持キャ
ップ13も冷却する。このように、ノズル7とノズル保
護キャップ11と保持キャップ13というノズル周りの
冷却を要する部品全てが、1つの同じ冷却水路45内に
露出していて、そこを流れる冷却水により同時に冷却さ
れることは、必要な冷却水路の数を最小にして(特に、
保持キャップ内などに冷却水通路を設ける必要を無くし
て)、トーチのサイズを小型化するのに寄与する。冷却
水路45を通りぬけた冷却水は冷却水路47を通ってト
ーチ1外へ排出される。
As shown by the arrows, the cooling water first exits the water outlet 15A through the cooling water passage 19 in the water pipe 15, and the highest temperature heat-resistant insert 4 of the tip 3A of the electrode 3
And heat-resistant insert 4 is cooled. The heat-resistant insert 4 is directly exposed to the cooling water to be effectively cooled. The front surface of the heat-resistant insert 4 is flat, but the rear surface has a curved shape that is high at the center and low at the periphery as shown in the figure, thereby securing a large area of the rear surface, that is, a contact area with the cooling water. Have been. The curved shape also has a function of smoothly turning the cooling water flowing out of the water outlet 15 </ b> A and guiding it to the cooling water passage 21. One or two or more slits 1 are provided around the water outlet 15A of the water guide pipe 15.
5E is provided. A part of the cooling water flowing through the cooling water passage 19, without touching the heat-resistant insert 4, enters the cooling water passage 21 through the slit 15 </ b> E and effectively contributes to the cooling of the nozzle 7. The cooling water guided to the cooling water passage 21 cools the electrode 3 while flowing through the cooling water passage 21 along the inner peripheral surface of the electrode 3, and then passes through the cooling water passages 23, 25, 41, and 53 in order. Nozzle 7
Into a cooling water passage 45 surrounding the cooling water passage. The cooling water entering the cooling water passage 45 is supplied to the nozzle 7 while flowing through the cooling water passage 45.
Is cooled, and the nozzle protection cap 11 and the holding cap 13 are also cooled. In this way, all the parts around the nozzle that need to be cooled, such as the nozzle 7, the nozzle protection cap 11, and the holding cap 13, are exposed in one and the same cooling water channel 45, and are simultaneously cooled by the cooling water flowing therethrough. Minimizes the number of cooling channels required (especially,
This eliminates the need to provide a cooling water passage in the holding cap or the like), thereby contributing to downsizing of the torch. The cooling water passing through the cooling water passage 45 is discharged to the outside of the torch 1 through the cooling water passage 47.

【0035】保持キャップ13の基端部とアウタースリ
ーブ29との間に、環状の2次ガス通路51が形成され
ている。また、保持キャップ13の外周面に、周方向へ
一定間隔で、保持キャップ13の基端部から先端部へと
走る多数本の溝13Cが形成されており、各溝13Cの
外側の開口は細長い蓋13Dで完全に覆われ、この蓋1
3Dで覆われた溝13C内の空間が2次ガス通路53と
なっている。保持キャップ13内の多数本の2次ガス通
路53の各々は、その基端にて、保持キャップ13の基
端部に形成された多数の2次ガス導入穴13Eを通じ
て、保持キャップ13とアウタースリーブ29間の環状
の2次ガス通路51に連通している。また、保持キャッ
プ13内の多数本の2次ガス通路51の各々は、その先
端にて、保持キャップ13の先端部に形成された多数の
2次ガス噴出穴13Fを通じて、保持キャップ13とノ
ズル保護キャップ11との間に形成された環状の2次ガ
ス通路55に連通している。この環状の2次ガス通路5
5は、ノズル保護キャップ11に、周方向へ一定間隔
で、半径方向に対して周方向へ若干角度傾斜して穿たれ
た、複数個の2次ガススワラ穴11Cに連通している。
それらの2次ガススワラ穴11Cは、ノズル保護キャッ
プ11とノズル7の先端部との間に形成された2次ガス
通路57に連通し、この2次ガス通路57は、ノズル保
護キャップ11の先端に形成された、ノズルオリフィス
7Aより大きい径をもつ2次ガス噴出口11Bに連通す
る。
An annular secondary gas passage 51 is formed between the base end of the holding cap 13 and the outer sleeve 29. In addition, a large number of grooves 13C running from the base end to the distal end of the holding cap 13 are formed on the outer peripheral surface of the holding cap 13 at regular intervals in the circumferential direction, and the outer opening of each groove 13C is elongated. The cover 1D is completely covered with the cover 13D.
The space in the groove 13 </ b> C covered with 3D serves as a secondary gas passage 53. At the base end of each of the plurality of secondary gas passages 53 in the holding cap 13, the holding cap 13 and the outer sleeve are formed through a plurality of secondary gas introduction holes 13 </ b> E formed at the base end of the holding cap 13. It communicates with an annular secondary gas passage 51 between 29. Further, each of the plurality of secondary gas passages 51 in the holding cap 13 is connected to the holding cap 13 and the nozzle protection nozzle 13F at a tip thereof through a number of secondary gas ejection holes 13F formed at the tip of the holding cap 13. It communicates with an annular secondary gas passage 55 formed between the cap and the cap 11. This annular secondary gas passage 5
Reference numeral 5 denotes a plurality of secondary gas swirler holes 11C formed in the nozzle protection cap 11 at regular intervals in the circumferential direction and slightly inclined in the circumferential direction with respect to the radial direction.
The secondary gas swirler holes 11C communicate with a secondary gas passage 57 formed between the nozzle protection cap 11 and the tip of the nozzle 7, and the secondary gas passage 57 is formed at the tip of the nozzle protection cap 11. The formed secondary gas outlet 11B having a larger diameter than the nozzle orifice 7A communicates with the formed secondary gas outlet 11B.

【0036】2次ガスは、アウタースリーブ29内に形
成されている図示しない2次ガス供給路から2次ガス通
路51に流入し、続いて、保持キャップ13内の多数本
の2次ガス通路53を通って、保持キャップ13先端部
とノズル保護キャップ11との間の2次ガス通路55に
至り、更に、ノズル保護キャップ11を外側から内側へ
貫通する複数の2次ガススワラ穴11Cを通り、旋回流
となってノズル保護キャップ11内側の2次ガス通路5
7に噴出する。この2次ガス旋回流は2次ガス通路57
を通り、2次ガス噴出口11Bから、ノズルオリフィス
7Aから噴出するプラズマアークの周囲に噴出する。2
次ガススワラ穴11Cが作る2次ガス旋回流の旋回方向
と、作動ガススワラ穴5Aが作るプラズマアーク(作動
ガス)旋回流の旋回方向とは同一である。
The secondary gas flows from a secondary gas supply passage (not shown) formed in the outer sleeve 29 into the secondary gas passage 51, and subsequently, a large number of secondary gas passages 53 in the holding cap 13. To the secondary gas passage 55 between the tip of the holding cap 13 and the nozzle protection cap 11, and further, through a plurality of secondary gas swirler holes 11C penetrating the nozzle protection cap 11 from outside to inside, and swirling. Secondary gas passage 5 inside the nozzle protection cap 11
Squirt into 7. This secondary gas swirl flow is applied to the secondary gas passage 57.
Through the secondary gas ejection port 11B and around the plasma arc ejected from the nozzle orifice 7A. 2
The swirling direction of the secondary gas swirl flow created by the next gas swirler hole 11C is the same as the swirling direction of the plasma arc (working gas) swirl flow created by the working gas swirler hole 5A.

【0037】固定リング37には、3次ガスを供給する
3次ガス通路61が形成されている。この3次ガス通路
61は、固定リング37と回転リング39との間に形成
された環状の3次ガス通路63に連通する。また、保持
キャップ13は、前述した2次ガス通路53の他に、こ
れと同様に溝13Gと蓋13Hで構成された、基端部か
ら先端部へ走る多数本の3次ガス通路65も有してお
り、各3次ガス通路6と各2次ガス通路53は交互に配
置されている。これら多数本の3次ガス通路65は、そ
の基端にて、保持キャップ13の基端部に形成された多
数の2次ガス導入穴13Iを通じて、固定リング37と
回転リング39間の環状の3次ガス通路63に連通す
る。また、これら多数本の3次ガス通路65は、その先
端にて、保持キャップ13の先端部に穿たれた多数の3
次ガススワラ穴13Jに連通する。これら3次ガススワ
ラ穴13Jも、3次ガスを2次ガスと同方向へ旋回する
ように、周方向に一定間隔で、半径方向に対して周方向
へ若干角度傾斜しており、その出口はノズル保護キャッ
プ11を先端部を囲む環状の3次ガス通路67に開いて
いる。
A tertiary gas passage 61 for supplying a tertiary gas is formed in the fixing ring 37. The tertiary gas passage 61 communicates with an annular tertiary gas passage 63 formed between the fixed ring 37 and the rotating ring 39. The holding cap 13 also has, in addition to the secondary gas passage 53 described above, a number of tertiary gas passages 65 similarly running from the base end to the tip end, each of which is formed by a groove 13G and a lid 13H. The tertiary gas passages 6 and the secondary gas passages 53 are arranged alternately. At the base end of the plurality of tertiary gas passages 65, an annular 3 between the fixing ring 37 and the rotating ring 39 is formed through a number of secondary gas introduction holes 13I formed at the base end of the holding cap 13. It communicates with the next gas passage 63. In addition, a large number of the tertiary gas passages 65 are formed at the tip thereof by a large number of
It communicates with the next gas swirler hole 13J. These tertiary gas swirler holes 13J are also inclined at a constant interval in the circumferential direction and at a slight angle in the circumferential direction with respect to the radial direction so that the tertiary gas swirls in the same direction as the secondary gas. The protective cap 11 is open to an annular tertiary gas passage 67 surrounding the distal end.

【0038】3次ガスは、固定リング37内の3次ガス
通路61から、固定リング37と回転リング39間の3
次ガス通路63に流入し、続いて、保持キャップ13内
の多数本の3次ガス通路65を通って、保持キャップ1
3先端部の3次ガススワラ穴13Jに至り、3次ガスス
ワラ穴13Jから旋回流となって2次ガス旋回流の周囲
に噴出する。
The tertiary gas is supplied from the tertiary gas passage 61 in the stationary ring 37 to the third gas between the stationary ring 37 and the rotating ring 39.
Flows into the secondary gas passage 63, and subsequently passes through a number of tertiary gas passages 65 in the retaining cap 13, and
It reaches the tertiary gas swirler hole 13J at the three leading ends, and forms a swirl flow from the tertiary gas swirler hole 13J and jets out around the secondary gas swirl flow.

【0039】上述したように、保持キャップ13の内部
に2次ガス通路53と3次ガス通路65を形成している
ため、保持キャップ13とノズル7との間に2次ガスや
3次ガスの通路を設ける必要がない。このことのため
に、ノズル7と保持キャップ13との間の空間を全て冷
却水路45として利用することができ、その結果とし
て、上述したように、1つの同じ冷却水路45でノズル
7、保持キャップ13及びノズル保護キャップ11を同
時に冷却でき、余計な冷却水路が不用で小型化できると
いうメリットが得られる。
As described above, since the secondary gas passage 53 and the tertiary gas passage 65 are formed inside the holding cap 13, the secondary gas and the tertiary gas are interposed between the holding cap 13 and the nozzle 7. There is no need to provide a passage. Due to this, the entire space between the nozzle 7 and the holding cap 13 can be used as the cooling water passage 45, and as a result, as described above, the nozzle 7 and the holding cap 13 and the nozzle protection cap 11 can be cooled at the same time, and there is an advantage that an unnecessary cooling water channel is unnecessary and the size can be reduced.

【0040】図2は、図1のA−A線に沿ったプラズマ
トーチ1の横断面図である(アウタースリーブ29より
外側の部品は図示省略してある)。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the plasma torch 1 taken along the line AA in FIG. 1 (parts outside the outer sleeve 29 are not shown).

【0041】図2に示すように、アウタースリーブ29
内のトーチ中心軸と平行に走る冷却水通路43及び47
の断面の形状は、円周方向に長く半径方向に短い扁平な
長円形である。このように冷却水通路43及び47の断
面形状が半径方向に短い扁平形状であるために、断面が
真円形の冷却水通路をもった従来のトーチに比較して、
冷却水路の断面積を必要十分なだけ確保しつつ、トーチ
の太さをより細くすることができる。なお、図2に示し
た例では、冷却水通路43、47の断面形状は、円周に
合わせて弧状に湾曲した長円形であるが、必ずしもその
ように湾曲する必要はなく、湾曲しない単純な長円形や
長方形でも良い。
As shown in FIG. 2, the outer sleeve 29
Cooling water passages 43 and 47 running parallel to the torch central axis
Has a flat oblong shape that is long in the circumferential direction and short in the radial direction. Since the cross-sectional shape of the cooling water passages 43 and 47 is a flat shape that is short in the radial direction as described above, compared with a conventional torch having a cooling water passage whose cross section is a perfect circle,
The thickness of the torch can be made smaller while ensuring the necessary and sufficient cross-sectional area of the cooling water passage. In the example shown in FIG. 2, the cross-sectional shape of the cooling water passages 43 and 47 is an elliptical shape curved in an arc shape in accordance with the circumference. It may be oval or rectangular.

【0042】また、上記の1本の冷却水通路43又は4
7を、上記のように扁平な断面形状にする代わりに、複
数本の副通路に分けて、それら複数本の副通路を周方向
に配列してもよい。この場合、個々の副通路の径は上述
した1本の冷却水通路43又は77よりも小さいが、複
数の副通路の断面積の合計が上述した1本の冷却水通路
43又は77とほぼ同等になるようにする。細い副通路
を周方向に並べてあるので、上述した扁平断面の1本の
冷却水通路を用いる場合と同様に、トーチを細くするこ
とができる。このように本来1本でよい冷却水通路を複
数本の細い副通路に分散させる方法は、ガス通路や他の
部品との配置の関係で十分大きい断面積をもった1本の
冷却水通路が確保し難い場合に有効である。
Further, the one cooling water passage 43 or 4
7 may be divided into a plurality of sub-passages and the plurality of sub-passages may be arranged in the circumferential direction instead of having a flat cross-sectional shape as described above. In this case, the diameter of each sub-passage is smaller than the one cooling water passage 43 or 77 described above, but the total cross-sectional area of the plurality of sub-passages is substantially equal to the one cooling water passage 43 or 77 described above. So that Since the narrow sub-passages are arranged in the circumferential direction, the torch can be made thin similarly to the case where one cooling water passage having a flat cross section is used. As described above, the method of distributing the cooling water passage which is originally one to a plurality of narrow sub-passages is based on the fact that one cooling water passage having a sufficiently large cross-sectional area due to the arrangement with the gas passage and other parts is required. It is effective when it is difficult to secure.

【0043】なお、図2中の参照番号71及び73は、
図1では図示しなかった作動ガス供給路を指し、参照番
号75及び77は、図1には図示しなかった2次ガス供
給路を指す。ガス供給路71〜75は、冷却水通43、
47に比べるとそれほど大きい断面積を必要としないの
で、図示のように断面形状が真円形でもよいが、勿論、
冷却水路と同様に断面を扁平形にしたり、より細い複数
本の副通路に分けたりしてもよい。
The reference numerals 71 and 73 in FIG.
1 indicates a working gas supply path not shown in FIG. 1, and reference numerals 75 and 77 indicate secondary gas supply paths not shown in FIG. The gas supply passages 71 to 75 are provided with cooling water passages 43,
Since it does not require a large cross-sectional area as compared with 47, the cross-sectional shape may be a perfect circle as shown in the figure, but of course,
As in the case of the cooling water channel, the cross section may be flat or divided into a plurality of narrower sub-passages.

【0044】図3及び図4は、図1に示したトーチ1で
用いられる電極を製造する工程の一例を示す。
FIGS. 3 and 4 show an example of a process for manufacturing an electrode used in the torch 1 shown in FIG.

【0045】図3(A)に示すような例えば銅製又は銅
を主成分とする合金製の円筒形の電極本体81を用意
し、その先端部の耐熱インサート挿入用の円柱形凹部8
1Aに、図3(B)に示すように、まず蝋材、例えば銀
蝋の小片83を入れ、次に、凹部81より僅かに径の小
さい円柱形の例えばハフニウム製やジルコニウム製の耐
熱インサート85を挿入する。次に、このように準備し
た電極本体81を、その先端部を上に向けた姿勢に保持
して、図3(C)に示すように、耐熱インサート85の
上に錘87を載せ、これを真空炉又は不活性ガス炉89
に入れて、銀蝋83による蝋接けに適した温度で所定時
間加熱する。すると、電極本体81の凹部81A内の銀
蝋83が溶融し、それに伴って、錘87の荷重で耐熱イ
ンサート85が凹部81A内により深く沈下していき、
その圧力や表面張力などにより、溶融した銀蝋83が耐
熱インサート85の周囲の全域に回り込む。
As shown in FIG. 3A, a cylindrical electrode body 81 made of, for example, copper or an alloy containing copper as a main component is prepared, and a cylindrical concave portion 8 for inserting a heat-resistant insert at the tip thereof.
As shown in FIG. 3 (B), first, a small piece 83 of a wax material, for example, silver wax is put into 1A, and then a heat-resistant insert 85 made of, for example, hafnium or zirconium having a cylindrical shape slightly smaller in diameter than the concave portion 81. Insert Next, the electrode body 81 prepared as described above is held in a posture in which the tip is directed upward, and a weight 87 is placed on the heat-resistant insert 85 as shown in FIG. Vacuum furnace or inert gas furnace 89
And heated at a temperature suitable for brazing with silver wax 83 for a predetermined time. Then, the silver wax 83 in the concave portion 81A of the electrode main body 81 melts, and accordingly, the heat-resistant insert 85 sinks deeper in the concave portion 81A by the load of the weight 87,
Due to the pressure, surface tension, and the like, the molten silver wax 83 wraps around the heat-resistant insert 85.

【0046】その後、炉89から出して冷却すること
で、図4(A)に示すように、耐熱インサート85が電
極本体81の凹部81Aに完全に埋め込まれ、そして、
その耐熱インサート85の外面が凹部81Aの内面に銀
蝋83によって蝋接された(つまり、拡散結合により冶
金的に接合された)ものが出来上がる。
After that, the heat-resistant insert 85 is completely buried in the concave portion 81A of the electrode main body 81 as shown in FIG.
The outer surface of the heat-resistant insert 85 is brazed to the inner surface of the concave portion 81A by the silver wax 83 (that is, the heat-resistant insert 85 is metallurgically joined by diffusion bonding).

【0047】次に、図4(B)に示すように、電極本体
81の先端部とそこに埋め込まれた耐熱インサート85
の前面部分87を切削又は研磨して平坦化する。更に、
電極本体81の先端部と耐熱インサート85の背部85
を切削により除去して、耐熱インサート85の背面85
Aを電極81の内部の空間(冷却水通路)へ露出させ
る。
Next, as shown in FIG. 4B, the tip of the electrode body 81 and the heat-resistant insert 85 embedded therein are formed.
Is flattened by cutting or polishing. Furthermore,
Tip of electrode body 81 and back 85 of heat-resistant insert 85
Is removed by cutting, and the rear surface 85 of the heat-resistant insert 85 is removed.
A is exposed to the space (cooling water passage) inside the electrode 81.

【0048】切削後の耐熱インサート85は、冷却水と
の接触面積を大きくするために、図示のように膨らんだ
形状の背面85Aを有している。それに加え、冷却効果
をできるだけ大きくするために、図3(F)に示すよう
に、切削により作られた水冷面(耐熱インサート背面)
85Aを、耐熱インサート85前面の最も高温になるア
ーク発生点85Bに対し可能な限り近接させている。
The heat-resistant insert 85 after cutting has a back surface 85A which is inflated as shown in the figure in order to increase the contact area with the cooling water. In addition, in order to maximize the cooling effect, as shown in Fig. 3 (F), a water-cooled surface made by cutting (the back of the heat-resistant insert)
85A is as close as possible to the hottest arcing point 85B on the front of the heat-resistant insert 85.

【0049】従来、電極内側の冷却水通路に耐熱インサ
ートを露出させた電極構造は、耐熱インサートを電極本
体に圧入して機械的に結合させた電極では知られている
(特開昭60−247491号、特開昭61−9279
6号)が、耐熱インサートを電極本体に蝋接(拡散結
合)などで冶金的に結合した電極では知られていない。
耐熱インサートを電極本体に圧入したものでは、機械的
な接合強度や水のシール性を確保するために、電極本体
と耐熱インサートとの接合面(円筒面)の深さ(つま
り、耐熱インサートの挿入深さ)がかなり必要であり、
通常、耐熱インサートの直径の3倍以上は必要である。
そのため、耐熱インサートの背面を冷却水路に露出させ
ても、冷却面とアーク発生点とが遠く離れているため
に、冷却効果はそれほど高くはない。これに対し、図3
及び図4の方法で製造した電極では、耐熱インサートが
電極本体に蝋接されているため、耐熱インサートの挿入
深さはそれ程長くは必要なく、よって、冷却面をアーク
発生点に十分に近接させることができるため、従来のも
のよりずっと高い冷却効果を得ることが出来る。
Conventionally, an electrode structure in which a heat-resistant insert is exposed in a cooling water passage inside an electrode is known for an electrode in which the heat-resistant insert is press-fitted into an electrode body and mechanically connected thereto (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 60-247491). No., JP-A-61-9279
No. 6) is not known for an electrode in which a heat-resistant insert is metallurgically bonded to an electrode body by brazing (diffusion bonding) or the like.
When the heat-resistant insert is press-fitted into the electrode body, the depth of the joining surface (cylindrical surface) between the electrode body and the heat-resistant insert (that is, insertion of the heat-resistant insert, in order to secure mechanical bonding strength and water sealing properties) Depth) is quite necessary,
Usually, at least three times the diameter of the heat resistant insert is required.
Therefore, even if the back surface of the heat-resistant insert is exposed to the cooling water channel, the cooling effect is not so high because the cooling surface and the arc generating point are far apart. In contrast, FIG.
In addition, in the electrode manufactured by the method of FIG. 4, since the heat-resistant insert is brazed to the electrode body, the insertion depth of the heat-resistant insert does not need to be so long, so that the cooling surface is brought sufficiently close to the arc generating point. Therefore, it is possible to obtain a much higher cooling effect than the conventional one.

【0050】一方、従来の耐熱インサートを電極本体に
蝋接した電極には、耐熱インサートを電極内冷却水通路
に露出させたものは無い。その理由として、耐熱インサ
ートの蝋接作業にかなりの手間がかかるため、それに加
えて耐熱インサートを電極内冷却水通路に露出させるた
めの切削加工を行うとなると、製造コストが高くなると
いう問題が挙げられる。これに対し、図3及び図4に示
した製造方法によれば、電極本体の凹部に蝋材小片と耐
熱インサートを単に入れてその上に錘を載せて炉に入れ
る、という非常に簡単な方法で蝋接ができる。しかも、
1回の炉内処理で大量の電極を一挙に蝋接するバッチ処
理が可能である。そのため、耐熱インサートを露出させ
るための切削工程をその後に行っても、高い生産効率を
得ることができ、よって、製造コストをある程度低く抑
えらることができる。
On the other hand, there is no conventional electrode in which the heat-resistant insert is soldered to the electrode body, in which the heat-resistant insert is exposed to the cooling water passage in the electrode. The reason for this is that the brazing work of the heat-resistant insert takes a considerable amount of time, and in addition to that, cutting to expose the heat-resistant insert to the cooling water passage in the electrode increases the manufacturing cost. Can be On the other hand, according to the manufacturing method shown in FIGS. 3 and 4, a very simple method of simply putting a small piece of brazing material and a heat-resistant insert into the recess of the electrode body, placing a weight thereon, and putting the weight into the furnace. Can be brazed. Moreover,
Batch processing in which a large number of electrodes are brazed all at once by one in-furnace processing is possible. Therefore, even if a cutting step for exposing the heat-resistant insert is performed thereafter, high production efficiency can be obtained, and the production cost can be suppressed to some extent.

【0051】このように、図3及び図4に示した製造方
法によれば、従来よりも冷却能力が高い電極を低コスト
で製造することができる。更に、冷却能力が高いので電
極の寿命も長くなり、電極交換の頻度が減りランニング
コストが低くなる。
As described above, according to the manufacturing method shown in FIGS. 3 and 4, it is possible to manufacture an electrode having a higher cooling capacity than the conventional one at a low cost. In addition, the high cooling capacity extends the life of the electrodes, reduces the frequency of electrode replacement, and reduces running costs.

【0052】以上、本発明の一実施形態を説明したが、
これらの実施形態はあくまで本発明の説明のための例示
であり、本発明をこれら実施形態にのみ限定する趣旨で
はない。従って、本発明は、その要旨を逸脱することな
しに、上記実施形態以外の様々な形態でも実施すること
ができる。
The embodiment of the present invention has been described above.
These embodiments are merely examples for describing the present invention, and are not intended to limit the present invention only to these embodiments. Therefore, the present invention can be implemented in various modes other than the above-described embodiment without departing from the gist thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかる切断用のプラズマ
トーチの中心軸に沿った縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view taken along a central axis of a cutting plasma torch according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A線に沿ったプラズマトーチ1の横
断面図(アウタースリーブ29より外側の部品は図示省
略してある)。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the plasma torch 1 taken along the line AA of FIG. 1 (parts outside the outer sleeve 29 are not shown).

【図3】図1に示した電極の製造工程の前半部分を示す
断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a first half of a manufacturing process of the electrode shown in FIG. 1;

【図4】図1に示した電極の製造工程の後半部分を示す
断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing the latter half of the manufacturing process of the electrode shown in FIG. 1;

【符号の説明】 1 プラズマトーチ 3 電極 4 耐熱インサート 3D 電極の細い部分 5 絶縁筒 7 ノズル 9 絶縁リング 11 ノズル保護キャップ 13 保持キャップ 15 導水管 15B 導水管の大径部 15C 導水管のテーパ部 15D 導水管の小径部 17 インナースリーブ 19、21、23、25、41、43、45、47 冷
却水通路 29 アウタースリーブ 53 保持キャップ内の2次ガス通路 65 保持キャップ内の3次ガス通路
[Description of Signs] 1 Plasma torch 3 Electrode 4 Heat resistant insert 3D Thin part of electrode 5 Insulation cylinder 7 Nozzle 9 Insulation ring 11 Nozzle protection cap 13 Holding cap 15 Water pipe 15B Large diameter part of water pipe 15C Tapered part of water pipe 15D Small diameter portion of water pipe 17 Inner sleeve 19, 21, 23, 25, 41, 43, 45, 47 Cooling water passage 29 Outer sleeve 53 Secondary gas passage in holding cap 65 Tertiary gas passage in holding cap

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマアークを噴出するプラズマトー
チにおいて、 前記プラズマアークの発生点となる耐熱インサートが取
りつけられた閉じた先端部を有する概略円筒形の電極
と、 前記電極の外側を包囲し、前記電極の先端部で発生した
プラズマアークを噴出するノズルオリフィスを有するノ
ズルと、 冷却水を出す水出口をもった先端部を有し、前記水出口
が前記電極の先端部の近傍まで到達するように前記電極
の内部に挿入されている導水管とを備え、 前記導水管は、前記水出口から所定の長さにわたる先端
側部分と、この先端側部分よりも基端側に位置する基端
側部分とを有し、前記導水管の太さが前記先端側部分に
て前記基端側部分よりも細くなっているプラズマトー
チ。
1. A plasma torch for ejecting a plasma arc, comprising: a substantially cylindrical electrode having a closed tip with a heat-resistant insert serving as a point where the plasma arc is generated; A nozzle having a nozzle orifice for ejecting a plasma arc generated at the tip of the electrode; and a tip having a water outlet for discharging cooling water, such that the water outlet reaches near the tip of the electrode. A water conduit inserted inside the electrode, wherein the water conduit has a distal portion extending a predetermined length from the water outlet, and a proximal portion located more proximal than the distal portion. A plasma torch having a thickness of the water guide tube smaller at the distal end portion than at the base end portion.
【請求項2】 前記電極が、前記導水管の先端側部分が
内部に挿入されている先端側部分と、この先端近傍部分
より基端側に位置する基端側部分とを有し、前記電極の
太さが前記先端側部分にて前記基端側部分よりも細くな
っている請求項1記載のプラズマトーチ。
2. The electrode according to claim 1, wherein the electrode has a distal end portion into which a distal end portion of the water pipe is inserted, and a proximal end portion located proximal to a portion near the distal end. 2. The plasma torch according to claim 1, wherein a thickness of the front end portion is smaller than that of the base end portion.
【請求項3】 前記電極の先端側部分が前記ノズルによ
り包囲され、前記電極の基端側部分は前記ノズルの外へ
出ている請求項2記載のプラズマトーチ。
3. The plasma torch according to claim 2, wherein a distal portion of the electrode is surrounded by the nozzle, and a proximal portion of the electrode extends out of the nozzle.
【請求項4】 前記耐熱インサートが前記電極内部の冷
却水に直接晒される請求項1記載のプラズマトーチ。
4. The plasma torch of claim 1, wherein said heat resistant insert is directly exposed to cooling water inside said electrode.
【請求項5】 プラズマアークを噴出するプラズマトー
チにおいて、 前記プラズマアークの発生点となる閉じた先端部を有す
る概略円筒形の電極と、 前記電極の外側を包囲し、前記電極の先端部で発生した
プラズマアークを噴出するノズルオリフィスを有するノ
ズルと、 冷却水を出す水出口をもった先端部を有し、前記水出口
が前記電極の先端部の近傍まで到達するように前記電極
の内部に挿入されている導水管と、 前記導水管の内部に形成され、前記導水管の水出口まで
冷却水を導く第1の冷却水通路と、 前記導水管と前記電極との間に形成され、前記水出口か
ら出た冷却水を前記電極の内周面に沿って流す第2の冷
却水通路とを備え、 前記第1と第2の冷却水路の断面積がほぼ同等であるプ
ラズマトーチ。
5. A plasma torch for ejecting a plasma arc, comprising: a substantially cylindrical electrode having a closed tip serving as a point where the plasma arc is generated; and an electrode surrounding the electrode and being generated at the tip of the electrode. A nozzle having a nozzle orifice for ejecting the formed plasma arc, and a tip having a water outlet for discharging cooling water, inserted into the electrode so that the water outlet reaches near the tip of the electrode. A first cooling water passage formed inside the water guiding pipe and guiding cooling water to a water outlet of the water guiding pipe; and a water cooling pipe formed between the water guiding pipe and the electrode; A plasma torch, comprising: a second cooling water passage through which cooling water flowing from an outlet flows along an inner peripheral surface of the electrode, wherein the first and second cooling water passages have substantially the same cross-sectional area.
【請求項6】 プラズマアークを噴出するプラズマトー
チにおいて、 前記プラズマアークの発生点となる閉じた先端部を有す
る概略円筒形の電極と、 前記電極の外側を包囲し、前記電極の先端部で発生した
プラズマアークを噴出するノズルオリフィスを有するノ
ズルと、 プラズマトーチの中心軸から外れた位置で前記中心軸に
ほぼ平行な方向に走っている、前記ノズルの冷却のため
の冷却水が通る冷却水通路とを備え、 前記冷却水通路の断面形状が、前記中心軸を中心とした
円周の方向の寸法が半径の方向の寸法より長い扁平な形
状であるプラズマトーチ。
6. A plasma torch for jetting a plasma arc, comprising: a substantially cylindrical electrode having a closed tip portion serving as a point where the plasma arc is generated; and an outer electrode surrounding the electrode and being generated at the tip portion of the electrode. A nozzle having a nozzle orifice for ejecting a formed plasma arc, and a cooling water passage through which cooling water for cooling the nozzle runs in a direction off the center axis of the plasma torch and in a direction substantially parallel to the center axis. The plasma torch wherein the cross-sectional shape of the cooling water passage is a flat shape in which a dimension in a circumferential direction around the central axis is longer than a dimension in a radial direction.
【請求項7】 前記冷却水通路の断面形状が、前記半径
の方向に短径をもった、単純な長円又は円周に沿って湾
曲した長円である請求項6記載のプラズマトーチ。
7. The plasma torch according to claim 6, wherein the cross-sectional shape of the cooling water passage is a simple ellipse having a minor diameter in the direction of the radius or an ellipse curved along the circumference.
【請求項8】 プラズマアークを噴出するプラズマトー
チにおいて、 前記プラズマアークの発生点となる閉じた先端部を有す
る概略円筒形の電極と、 前記電極の外側を包囲し、前記電極の先端部で発生した
プラズマアークを噴出するノズルオリフィスを有するノ
ズルと、 プラズマトーチの中心軸から外れた位置で前記中心軸に
ほぼ平行な方向に走っている、前記ノズルの冷却のため
の冷却水が通る冷却水通路とを備え、 前記冷却水通路が複数本の副通路に分かれているプラズ
マトーチ
8. A plasma torch for ejecting a plasma arc, comprising: a substantially cylindrical electrode having a closed tip serving as a point where the plasma arc is generated; and an electrode surrounding the electrode and being generated at the tip of the electrode. A nozzle having a nozzle orifice for ejecting a formed plasma arc, and a cooling water passage through which cooling water for cooling the nozzle runs in a direction off the center axis of the plasma torch and in a direction substantially parallel to the center axis. Wherein the cooling water passage is divided into a plurality of sub passages.
【請求項9】 プラズマアークを噴出するプラズマトー
チにおいて、 前記プラズマアークの発生点となる閉じた先端部を有す
る概略円筒形の電極と、 前記電極の外側を包囲し、前記電極の先端部で発生した
プラズマアークを噴出するノズルオリフィスを有するノ
ズルと、 前記ノズルの外側を包囲し、前記プラズマトーチの外殻
として機能するキャップと、 前記ノズルの外周面と前記キャップの内周面との間に形
成され、前記ノズルと前記キャップを同時に冷却する冷
却水通路と、 前記キャップに形成されたアシストガス通路とを備えた
プラズマトーチ。
9. A plasma torch for ejecting a plasma arc, comprising: a substantially cylindrical electrode having a closed tip serving as a point where the plasma arc is generated; and an electrode surrounding the outside of the electrode and being generated at the tip of the electrode. A nozzle having a nozzle orifice for ejecting a formed plasma arc, a cap surrounding the outside of the nozzle and functioning as an outer shell of the plasma torch, and formed between an outer peripheral surface of the nozzle and an inner peripheral surface of the cap. A plasma torch comprising: a cooling water passage for simultaneously cooling the nozzle and the cap; and an assist gas passage formed in the cap.
【請求項10】 閉じた先端部をもち、内側に冷却水通
路をもつ筒形の電極本体と、 前記電極本体の先端部に埋め込まれ、その前面にてアー
ク発生点を提供する耐熱インサートとを備え、 前記耐熱インサートが前記電極本体に冶金的に結合され
ており、且つ、前記耐熱インサートの背面が前記電極本
体の内側の前記冷却水通路に露出している、プラズマト
ーチ用電極。
10. A cylindrical electrode body having a closed tip and having a cooling water passage inside, and a heat-resistant insert embedded in the tip of the electrode body and providing an arc generating point on a front surface thereof. An electrode for a plasma torch, comprising: the heat-resistant insert is metallurgically bonded to the electrode body; and a back surface of the heat-resistant insert is exposed to the cooling water passage inside the electrode body.
【請求項11】 前記耐熱インサートの背面が膨らんだ
形状を有している請求項10記載の電極。
11. The electrode according to claim 10, wherein the back surface of the heat-resistant insert has a bulging shape.
【請求項12】 閉じた先端部をもち、内側に冷却水通
路をもつ筒形の電極本体を用意するステップと、 前記電極本体の先端部に耐熱インサートを埋め込み、前
記電極本体と前記耐熱インサートとを冶金的に結合する
ステップと、 前記耐熱インサートが埋め込まれた前記電極の先端部
の、前記冷却水通路に臨む部分を切除することにより、
前記耐熱インサートの背面を前記冷却水通路に露出させ
るステップとを有したプラスマトーチ用電極の製造方
法。
12. A step of preparing a cylindrical electrode body having a closed tip and having a cooling water passage inside, burying a heat-resistant insert at the tip of the electrode body, and forming the electrode body and the heat-resistant insert. Metallurgically bonding, by cutting off a portion of the tip of the electrode in which the heat-resistant insert is embedded, which faces the cooling water passage,
Exposing a back surface of the heat-resistant insert to the cooling water passage.
【請求項13】 前記耐熱インサートを冶金的に結合す
るステップが、 前記電極本体の先端部の前面側に形成された凹部内に、
蝋材片がより奥に位置するようにして、前記蝋材片と前
記耐熱インサートとを挿入するステップと、 前記蝋材片と前記耐熱インサートが前記凹部に挿入され
た状態の前記電極本体を加熱して前記蝋材片を溶融させ
ると同時に、前記耐熱インサートを前記凹部の奥へ押し
込むことにより、前記凹部内で溶融した蝋材を前記耐熱
インサートの周囲に回り込ませるステップと、 前記凹部内で前記溶融した蝋材が前記耐熱インサートの
周囲に回り込んだ状態の前記電極本体を冷却することに
より、前記耐熱インサートの外面と前記凹部の内面の蝋
接を完成させるステップとを有する請求項12記載の製
造方法。
13. The step of metallurgically joining the heat-resistant insert, wherein a recess formed on a front side of a tip end of the electrode body includes:
Inserting the brazing piece and the heat-resistant insert so that the brazing piece is located at a deeper position; and heating the electrode body in a state where the brazing piece and the heat-resistant insert are inserted into the recess. Simultaneously melting the brazing material pieces and pushing the heat-resistant insert into the interior of the recess, thereby causing the molten wax material in the recess to wrap around the heat-resistant insert; and 13. The step of cooling the electrode body in a state where the molten brazing material has wrapped around the heat-resistant insert, thereby completing the brazing between the outer surface of the heat-resistant insert and the inner surface of the concave portion. Production method.
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