JP2001110592A - Electrode for plasma torch - Google Patents

Electrode for plasma torch

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JP2001110592A
JP2001110592A JP37171599A JP37171599A JP2001110592A JP 2001110592 A JP2001110592 A JP 2001110592A JP 37171599 A JP37171599 A JP 37171599A JP 37171599 A JP37171599 A JP 37171599A JP 2001110592 A JP2001110592 A JP 2001110592A
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JP
Japan
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duct
electrode
tip
flow
plasma torch
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JP37171599A
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Japanese (ja)
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Paul Johnson Timothy
ティモシー・ポール・ジョンソン
David Chapman Christopher
クリストファー・デイヴィッド・チャップマン
Edward Deiigan David
デイヴィッド・エドワード・ディーガン
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Tetronics International Ltd
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Tetronics Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/28Cooling arrangements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Discharge Heating (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for plasma torch having improved cooling efficiently at the electrode, and having increased maximum flow amount transportation quantity of the electrode. SOLUTION: The electrode for a plasma torch is provided with a main body and a cooling circuit. The main body has a narrow and a long shape. The main body is provided with a electric conductive tip at the point of the body to generate arc at the outer side surface. The cooling circuit has the 1st duct, the 2nd duct, and a flow path. The 1st duct is extended along the center axis line of the electrode. The 2nd duct is extended along the axis line of the 1st duct and surrounds the 1st duct. The flow path is provided an neighbor of the inner side surface of the point, and connects the 1st and the 2nd duct. The edge of the 2nd duct surrounds and shields the edge of the 1st duct provided at neighbor of the point. The 2nd duct is provided with plural penetrating holes which the coolant enters into the duct. Each penetrating hole is formed by inclined shape.

Description

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

【0001】本発明は、プラズマトーチ用の電極に関す
るものである。このようなトーチは加熱、融解、溶接及
び切断のような処理を実施するためのものとして当業者
には周知のものである。
[0001] The present invention relates to an electrode for a plasma torch. Such torches are well known to those skilled in the art for performing processes such as heating, melting, welding and cutting.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】周知の
設計を図1から図3に示した。この設計は70mm陽極
トーチとして出願人によって製造されたものである。
2. Description of the Prior Art Known designs are shown in FIGS. This design was manufactured by the applicant as a 70 mm anode torch.

【0003】図1は、プラズマが生成されるトーチの端
部(以下、先端と言う。)の断面を示したものである。
トーチは広い範囲に電極アセンブリ1を備え、この場合
には該電極アセンブリ1はその先端を越えて突き出たノ
ズル2に囲繞された陽極である。ノズル2は冷却剤を先
端へあるいは先端から運搬する同軸の冷却部を備えてい
る。環状の銅製ブレース5は2つの冷却剤経路3,4の
終端を閉塞するものであり、電極アセンブリ1を囲繞し
かつ電極アセンブリ1を越えて延在した導電性シュラウ
ドを備えている。
FIG. 1 shows a cross section of an end (hereinafter referred to as a tip) of a torch in which plasma is generated.
The torch comprises a large area of an electrode assembly 1, in which case the electrode assembly 1 is an anode surrounded by a nozzle 2 projecting beyond its tip. The nozzle 2 is provided with a coaxial cooling section for transporting the coolant to or from the tip. An annular copper brace 5 closes the ends of the two coolant paths 3, 4 and has a conductive shroud surrounding and extending beyond the electrode assembly 1.

【0004】電極アセンブリ1は、ノズル5内に保持さ
れ、かつ電極アセンブリ1の周囲に配置されたリング状
スペーサー6の適所に固定されている。これらのスペー
サーは絶縁材から成り、電極アセンブリ1をノズル2か
ら電気的に絶縁している。スペーサー6によって形成さ
れた電極アセンブリ1とノズル2との間のギャップは、
電極アセンブリ1の先端であってトーチの先端の外にお
けるイオン化可能な気体の流れのための環状流路7を提
供している。
[0004] The electrode assembly 1 is held in a nozzle 5 and fixed in place on a ring-shaped spacer 6 arranged around the electrode assembly 1. These spacers are made of an insulating material, and electrically insulate the electrode assembly 1 from the nozzle 2. The gap between the electrode assembly 1 and the nozzle 2 formed by the spacer 6 is
The tip of the electrode assembly 1 provides an annular flow path 7 for the flow of ionizable gas outside the tip of the torch.

【0005】電極アセンブリ1は、一対の同軸管状部材
上、すなわち、外側管状部材8上及び内側管状部材9上
に取り付られている。内側管状部材9は、電極の先端へ
軸方向に液体冷却剤を運搬するために、電極アセンブリ
1の中心に沿って軸状に延在した内部冷却剤用経路10
を画定している。内側管状部材9と外側管状部材8との
間に形成された環状ギャップは、電極先端での熱を吸収
する液体冷却剤の戻り流れための外部冷却剤用経路11
を画定している。流れ分割部12は、図2及び図3で示
したように、内側管状部材9の端部の適所に固定されて
いる。これは、内部冷却剤用経路10に連らなって形成
された内側ボア13を有する実質的に環状の装置であ
る。先端では壁は厚くなり、径方向厚肉端部14とな
る。流れ分割部12の先端の壁15は浅いテーパーを有
し、径方向厚肉端部14の周囲の冷却剤の流れを容易に
する。
[0005] The electrode assembly 1 is mounted on a pair of coaxial tubular members, ie, on an outer tubular member 8 and an inner tubular member 9. The inner tubular member 9 has an internal coolant passage 10 extending axially along the center of the electrode assembly 1 to carry liquid coolant axially to the tip of the electrode.
Is defined. An annular gap formed between the inner tubular member 9 and the outer tubular member 8 provides an external coolant path 11 for the return flow of liquid coolant absorbing heat at the electrode tips.
Is defined. The flow divider 12 is fixed in place at the end of the inner tubular member 9 as shown in FIGS. This is a substantially annular device having an inner bore 13 formed in communication with the internal coolant path 10. At the tip, the wall becomes thicker, forming a radially thicker end 14. The wall 15 at the tip of the flow divider 12 has a shallow taper to facilitate the flow of coolant around the radially thicker end 14.

【0006】図2及び図3で示したように、環状フラン
ジ16は流れ分割部12の本体を囲繞し、かつ流れ分割
部12の先端から離間している。環状フランジ16は、
以下に示す理由のため、円形貫通孔17が周状に配置し
たアレイを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the annular flange 16 surrounds the body of the flow divider 12 and is spaced from the tip of the flow divider 12. The annular flange 16
For the reasons described below, the circular through holes 17 are provided with an array arranged circumferentially.

【0007】電極先端アセンブリは、電極先端19と電
極先端ホルダー20とを備えている。電極先端19は、
円状頂部21とそれから延在した周囲スカート22とを
有するキャップ型部材である。先端ホルダー20は、先
端19に挿入されてロウ付けされた単体部材となってい
る。
[0007] The electrode tip assembly includes an electrode tip 19 and an electrode tip holder 20. The electrode tip 19 is
A cap-shaped member having a circular top 21 and a peripheral skirt 22 extending therefrom. The tip holder 20 is a single member inserted into the tip 19 and brazed.

【0008】先端ホルダー20の基部端は、外側管状部
材8の端部に嵌合し、一対のOリング23によってシー
ルされている。先端ホルダー20は、図1で示した流れ
分割部12を受けるために、図4及び図5で示したよう
な環状構造を有している。先端ホルダー20の内側ボア
24は、流れ分割部12のフランジ16が位置するショ
ルダーを提供する、径方向内側へ突き出た段部25を有
している。このボアの内径は、流れ分割部12の径方向
厚肉端部14が先端ホルダーの端部内に嵌合してその端
部でシールするように決められている。先端ホルダー2
0の周囲には、複数の円形貫通孔26からなるアレイが
備えられている。これら貫通孔は先端ホルダー20の先
端から十分に離間しており、このため、流れ分割部12
が目一杯先端ホルダー20内に挿入されたときには、先
端ホルダー20の厚肉端部14が、前記孔26のアレイ
を軸線方向に通り過ぎ、冷却剤がこれら孔26から先端
ホルダー20に入れるようになっている。
The base end of the tip holder 20 is fitted to the end of the outer tubular member 8 and sealed by a pair of O-rings 23. The tip holder 20 has an annular structure as shown in FIGS. 4 and 5 for receiving the flow dividing section 12 shown in FIG. The inner bore 24 of the tip holder 20 has a radially inwardly projecting step 25 that provides a shoulder in which the flange 16 of the flow split 12 is located. The inner diameter of the bore is determined such that the radially thick end 14 of the flow divider 12 fits into the end of the tip holder and seals at that end. Tip holder 2
An array of a plurality of circular through holes 26 is provided around zero. These through-holes are sufficiently separated from the tip of the tip holder 20, so that the flow dividing portion 12
Is fully inserted into the tip holder 20, the thick end 14 of the tip holder 20 passes axially through the array of holes 26 so that coolant enters the tip holder 20 through these holes 26. ing.

【0009】図示された電極は陽極であるが、本発明は
陰極にも同様に適用可能である。陰極電極は、導電性材
料から成る先細りランプが電極先端の外側面上に備えら
れていること以外、ほとんどの点で上述のものと同じ構
造を有している。
Although the electrodes shown are anodes, the invention is equally applicable to cathodes. The cathode electrode has in most respects the same structure as described above, except that a tapered lamp of conductive material is provided on the outer surface of the electrode tip.

【0010】操作においては、イオン化可能な気体が流
路7を流れるとともに、アークが電極先端19の頂部2
1とノズル2の銅製ブレース5との間で最初に生じる。
次いで、このアークは直ちに移動し、単に気体用シュラ
ウドとして作用するノズル2の端部を備えた電極アセン
ブリ1の頂部21と加工物との間に現れる。プラズマ
が、電極先端19の下流領域27に形成される。この操
作において、銅製ブレースの先端の径方向最内部には相
当の熱が発生する。この熱は経路3,4を流れる冷却剤
によって冷却される。また、相当の熱は電極先端の頂部
21においても発生する。液体冷却剤は、内部冷却剤用
経路10に沿って流れ、電極先端19の頂部21の背面
を通り過ぎ、孔26を通って先端ホルダー20へ流れ、
また孔17を通って冷却剤用外側経路11に沿って流れ
ていく。
In operation, an ionizable gas flows through the flow path 7 and an arc is applied to the top 2 of the electrode tip 19.
It occurs first between 1 and the copper brace 5 of the nozzle 2.
The arc then moves immediately and appears between the workpiece 21 and the top 21 of the electrode assembly 1 with the end of the nozzle 2 merely acting as a gas shroud. Plasma is formed in the downstream region 27 of the electrode tip 19. In this operation, considerable heat is generated at the radially innermost portion of the tip of the copper brace. This heat is cooled by the coolant flowing through the passages 3 and 4. Considerable heat is also generated at the top 21 of the electrode tip. The liquid coolant flows along the internal coolant path 10, passes behind the top 21 of the electrode tip 19, flows through the hole 26 to the tip holder 20,
Further, it flows along the coolant outer passage 11 through the hole 17.

【0011】本発明は電極先端の冷却を如何に改善する
かということを課題としている。
An object of the present invention is to improve the cooling of the electrode tip.

【0012】より高い加熱率を提供可能なプラズマトー
チを望む要求が増加している。そのようなことを可能に
するため、トーチの流れ運搬容量を増大させなければな
らない。さらに、低めの流れの応用においては、トーチ
の寿命を延ばして電極の取替コストを低減し、かつ操作
の信頼性を改善することが必要である。流量レベルが増
加すると、それに対応して電極で発生した熱量が増加す
る。従って、電極に供給できる最大流量は電極先端での
冷却効率によって決まる。電極における熱流速密度はす
でに極端に高い(70MW/m2と同じかそれ以上である)。
There is an increasing demand for a plasma torch that can provide a higher heating rate. To enable such a thing, the flow carrying capacity of the torch must be increased. Further, in low flow applications, it is necessary to extend the life of the torch, reduce electrode replacement costs, and improve operational reliability. As the flow level increases, the amount of heat generated at the electrodes increases correspondingly. Therefore, the maximum flow rate that can be supplied to the electrode is determined by the cooling efficiency at the electrode tip. The heat flux density at the electrodes is already extremely high (as high as 70 MW / m 2 or more).

【0013】電極の冷却を高める一つの方法は、冷却剤
流の速度を増加することである。しかしながら、電極の
熱臨界領域における高速の水流は、それらの領域におけ
る局所的な圧力降下を増加させる。これを補償するた
め、冷却剤ポンプ容量は増加させうる。しかしながら、
水冷却システムの最大圧力は、取付部品、配管系、計装
及び継手のような冷却回路の部材の定格によって制限さ
れる。
One way to increase the cooling of the electrodes is to increase the speed of the coolant flow. However, the high velocity water flow in the thermocritical regions of the electrodes increases the local pressure drop in those regions. To compensate for this, the coolant pump capacity can be increased. However,
The maximum pressure of a water cooling system is limited by the ratings of components of the cooling circuit, such as fittings, piping, instrumentation and fittings.

【0014】より高い流量容量を達成する第二の方法
は、電極のサイズを増加することである。これにより、
電極のサイズが熱流速密度を減少させられるからであ
る。これは小さめで低めの電源電極にとっては有効であ
るが、大きめの直径の電極に対してはほとんど意義はな
い。電極の直径が大きくなるほど、過熱状態が生ずる臨
界流量密度は減少し、最大容量はほとんど不変となるか
らである。
A second way to achieve a higher flow capacity is to increase the size of the electrodes. This allows
This is because the size of the electrode can reduce the heat flow density. This is effective for smaller and lower power supply electrodes, but has little significance for larger diameter electrodes. This is because as the diameter of the electrode increases, the critical flow density at which the overheating condition occurs decreases, and the maximum capacity becomes almost unchanged.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、電極先端の冷
却効率を改善し、それによって電極の最大流量運搬容量
を増加するためにこの問題に対して異なるアプローチを
とるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention takes a different approach to this problem to improve the cooling efficiency of the electrode tip and thereby increase the maximum flow carrying capacity of the electrode.

【0016】本発明の第一の態様によるプラズマトーチ
用の電極は、軸線に沿って形成された細長い形状とされ
た本体と、冷却回路とを備え、前記本体は、外側面でア
ークが発生する導電性先端を先端に備え、前記冷却回路
は、電極の中心軸線に沿って延在した第一のダクトと、
該第一のダクトの軸線に沿って延在しかつ該ダクトを囲
繞した第二のダクトと、前記先端の内側面の近傍に設け
られ、前記第一のダクトと第二のダクトとを接続する流
路と、前記第二のダクトを支持するために前記第一のダ
クトから半径方向外方へ突出した電極先端から離間して
配置された環状フランジとを有し、該フランジは、冷却
剤を流通させるための複数の貫通孔を有し、各貫通孔の
電極軸についての周方向の寸法が電極軸についての半径
方向の寸法より大きく形成されている。
An electrode for a plasma torch according to a first aspect of the present invention includes an elongated body formed along an axis and a cooling circuit, wherein the body generates an arc on an outer surface. A first duct having a conductive tip at the tip, wherein the cooling circuit extends along a central axis of the electrode;
A second duct extending along the axis of the first duct and surrounding the duct; and a second duct provided near the inner surface of the distal end, connecting the first duct and the second duct. A flow path, and an annular flange spaced apart from an electrode tip protruding radially outward from the first duct to support the second duct, the flange containing coolant. It has a plurality of through holes for circulation, and the size of each through hole in the circumferential direction about the electrode axis is formed larger than the size in the radial direction about the electrode axis.

【0017】電極の熱臨界領域における冷却剤経路の構
造を設計し直すことは実際的なことではないものの、非
熱臨界の冷却回路の一部における流れ制限及びそれによ
る圧力降下を低減することによって冷却効率を大きく改
善できることを発明者は認識していた。この場合に、従
来技術の環状孔を細長いスリットに置き換えることは、
経路の全流れ領域を増加さるばかりでなく、より小さな
オリフィスに関連した絞り効果を低減するほうにも作用
する。
Although it is not practical to redesign the structure of the coolant path in the thermal critical region of the electrode, by reducing the flow restriction and the resulting pressure drop in a portion of the non-thermal critical cooling circuit, The inventor has recognized that the cooling efficiency can be greatly improved. In this case, replacing the prior art annular hole with an elongated slit would be:
It not only increases the total flow area of the path, but also acts to reduce the throttling effect associated with smaller orifices.

【0018】スロットの厳密な寸法は、電極の構造的一
体性は維持しつつ、流れのための最大可能チャネル領域
を提供するように形成されている。しかしながら、個々
の貫通孔の周方向の寸法は半径方向の寸法の少なくとも
2倍であることが好ましく、少なくとも3倍であること
はさらに好ましく、少なくとも4倍であることは非常に
好ましい。周方向の寸法とは、貫通孔の一端から他端ま
でのアークの長さのことである。
The exact dimensions of the slots are designed to provide the maximum possible channel area for flow while maintaining the structural integrity of the electrodes. However, the circumferential dimensions of the individual through-holes are preferably at least twice, more preferably at least three times, and most preferably at least four times the radial dimensions. The circumferential dimension is the length of the arc from one end to the other end of the through hole.

【0019】本発明の第二の態様によるプラズマトーチ
用の電極であって、軸線に沿って形成された細長い形状
とされた本体と、冷却回路とを備え、前記本体は、外側
面でアークが発生する導電性先端を先端に備え、前記冷
却回路は、電極の中心軸線に沿って延在した第一のダク
トと、該第一のダクトの軸線に沿って延在しかつ該ダク
トを囲繞した第二のダクトと、前記先端の内側面の近傍
に設けられ、前記第一のダクトと第二のダクトとを接続
する流路とを有し、前記第二のダクトの端部は先端近傍
に設けられた第一のダクトの端部を囲繞しかつシール
し、第二のダクトは冷却剤が該ダクト内に入るための複
数の貫通孔を備え、各貫通孔の電極軸線についての周方
向の寸法が電極軸線についての寸法より大きく形成され
ている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electrode for a plasma torch, comprising an elongated body formed along an axis, and a cooling circuit, wherein the body has an arc on its outer surface. The cooling circuit comprises a first duct extending along a central axis of the electrode, and a first duct extending along an axis of the first duct and surrounding the duct. A second duct, provided near the inner surface of the tip, having a flow path connecting the first duct and the second duct, the end of the second duct near the tip Surrounding and sealing the end of a first duct provided, the second duct has a plurality of through-holes for coolant to enter the duct, and a circumferential direction about the electrode axis of each through-hole. The dimension is formed larger than the dimension about the electrode axis.

【0020】電極の熱臨界領域における冷却剤経路の構
造を設計し直すことは実際的なことではないものの、非
熱臨界の冷却回路の一部における流れ制限及びそれによ
る圧力降下を低減することによって冷却効率を大きく改
善できることを発明者は認識していた。この場合に、従
来技術の環状孔を細長いスリットに置き換えることは、
経路の全流れ領域を増加さるばかりでなく、より小さな
オリフィスに関連した絞り効果を低減するほうにも作用
する。
Although it is not practical to redesign the structure of the coolant path in the thermocritical region of the electrode, by reducing the flow restriction and consequent pressure drop in part of the non-thermal critical cooling circuit, The inventor has recognized that the cooling efficiency can be greatly improved. In this case, replacing the prior art annular hole with an elongated slit would be:
It not only increases the total flow area of the path, but also acts to reduce the throttling effect associated with smaller orifices.

【0021】スロットの厳密な寸法は、電極の構造的一
体性は維持しつつ、流れのための最大可能チャネル領域
を提供するように形成されている。しかしながら、個々
の貫通孔の周方向の寸法は半径方向の寸法の少なくとも
2倍であることが好ましく、少なくとも3倍であること
はさらに好ましく、少なくとも4倍であることは非常に
好ましい。周方向の寸法とは、貫通孔の一端から他端ま
でのアークの長さのことである。
The exact dimensions of the slots are designed to provide the maximum possible channel area for flow while maintaining the structural integrity of the electrodes. However, the circumferential dimensions of the individual through-holes are preferably at least twice, more preferably at least three times, and most preferably at least four times the radial dimensions. The circumferential dimension is the length of the arc from one end to the other end of the through hole.

【0022】本発明の第三の態様によれば、プラズマト
ーチ用の電極であって、軸線に沿って形成された細長い
形状とされた本体と、冷却回路とを備え、前記本体は、
外側面でアークが発生する導電性先端を先端に備え、前
記冷却回路は、電極の中心軸線に沿って延在した第一の
ダクトと、該第一のダクトの軸線に沿って延在しかつ該
ダクトを囲繞した第二のダクトと、前記先端の内側面の
近傍に設けられ、前記第一のダクトと第二のダクトとを
接続する流路とを有し、前記第二のダクトの端部は先端
近傍に設けられた第一のダクトの端部を囲繞しかつシー
ルし、第二のダクトは冷却剤が該ダクト内に入るための
複数の貫通孔を備え、各貫通孔が電極の先端から半径方
向内側へ傾いて形成されている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electrode for a plasma torch, comprising an elongated main body formed along an axis, and a cooling circuit, wherein the main body comprises:
The cooling circuit includes a first duct extending along a central axis of the electrode, a first duct extending along the central axis of the electrode, and a cooling duct extending along the axis of the first duct. A second duct surrounding the duct, and a flow path provided near the inner side surface of the distal end and connecting the first duct and the second duct, wherein an end of the second duct is provided. The portion surrounds and seals the end of a first duct provided near the tip, and the second duct has a plurality of through holes for coolant to enter the duct, each through hole being an electrode. It is formed to be inclined radially inward from the tip.

【0023】本発明のこの態様も、水冷却システムの非
熱臨界領域における圧力降下を低減することに基づいて
いる。しかしながら、本発明のこの態様は、流れの表面
領域を増加することによってではなく、その代わり、貫
通孔を通る流れをスムーズにするために第二のダクトに
おける貫通孔をある角度に向けることによって同じ結果
を得るものである。
This aspect of the invention is also based on reducing the pressure drop in the non-thermal critical region of a water cooling system. However, this aspect of the invention is not the same by increasing the surface area of the flow, but instead by directing the through hole in the second duct at an angle to smooth the flow through the through hole. To get the result.

【0024】個々の貫通孔の電極軸についての周方向の
寸法が電極軸線方向についての寸法より大きいことが好
ましい。これはある方向を向いた貫通孔を通過する流れ
を改良することになる。
It is preferable that the size of each through hole in the circumferential direction with respect to the electrode axis is larger than the size in the electrode axis direction. This will improve the flow through the through hole oriented in one direction.

【0025】本発明の前記三態様は、それぞれの態様の
ままで、あるいは様々な置換とともに使用してもよい。
The above three aspects of the invention may be used as is, or with various permutations.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明に対応して構築された電極
の例を添付図面を用いて説明する。図1は、従来技術に
対応したプラズマトーチの端部の断面図であり;図2
は、図1の流れ分割部を示した図であり;図3は、図2
の2B−2B線に沿った断面図であり;図4は、図1の
電極先端ホルダーを示した図であり;図5は、図4の3
B−3B線に沿った断面図であり;図6は、本発明の第
一の態様に対応した電極の流れ分割部を示す図2と同様
な図であり;図7は、図6の4B−4B線に沿った断面
図であり;図8は、本発明の第二の態様に対応した電極
の流れ分割部を示す図4と同様な図であり;図9は、図
8の5B−5B線に沿った断面図であり;図10は、本
発明の第三の態様に対応した電極の流れ分割部を示す図
4及び図8と同様な図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of an electrode constructed according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view of an end of a plasma torch according to the prior art;
FIG. 3 is a diagram showing the flow dividing unit of FIG. 1;
4 is a sectional view taken along line 2B-2B of FIG. 4; FIG. 4 is a view showing the electrode tip holder of FIG. 1;
FIG. 6 is a sectional view taken along the line B-3B; FIG. 6 is a view similar to FIG. 2 showing the flow splitting portion of the electrode according to the first embodiment of the present invention; FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 4B; FIG. 8 is a view similar to FIG. 4 showing the flow splitting portion of the electrode according to the second embodiment of the present invention; FIG. FIG. 10 is a sectional view taken along line 5B; FIG. 10 is a view similar to FIGS. 4 and 8 showing a flow splitting portion of an electrode according to the third embodiment of the present invention.

【0027】本発明に対応したプラズマの全体的構造
は、図1から図5に示した従来のトーチと多くの点で同
じである。従って、このトーチの詳細はここでは繰り返
さない。その代わり、本発明の三態様によって提供され
た相異だけに言及する。
The overall structure of the plasma according to the present invention is similar in many respects to the conventional torch shown in FIGS. Therefore, the details of this torch will not be repeated here. Instead, reference is made only to the differences provided by the three aspects of the invention.

【0028】本発明の第一の態様を図6及び図7に示し
た。この場合、従来技術の円形貫通孔17に代えて、流
れ分割部の軸線に関して対称に配置した3個の周状配置
細長スロット17’にされている。スロット17’の数
及びサイズは変更可能である。しかしながら、図3及び
図7の比較から、図7のこの配置は冷却剤が通過する全
断面領域においてかなりの改良になることは評価される
だろう。さらに、円形貫通孔の比較的小さいサイズに起
因した流れ制限は、細長スロット17’によって大きく
低減される。
The first embodiment of the present invention is shown in FIGS. In this case, instead of the circular through-hole 17 of the prior art, there are three circumferentially arranged elongated slots 17 'arranged symmetrically with respect to the axis of the flow splitting part. The number and size of the slots 17 'can be changed. However, from a comparison of FIGS. 3 and 7, it will be appreciated that this arrangement of FIG. 7 is a significant improvement in the overall cross-sectional area through which the coolant passes. Furthermore, the flow restriction due to the relatively small size of the circular through-hole is greatly reduced by the elongated slot 17 '.

【0029】本発明の第二の態様は図8及び図9で示し
た。この場合、複数の円形貫通孔26に代えて、電極先
端ホルダーの軸線に関して対称に配置した3個の細長ス
ロット26’にされている。スロット26’の数及びサ
イズは変更可能である。しかしながら、図4、図5、図
8及び図9の比較から、スロット26’の全断面領域
が、円形貫通孔26のものよりかなり大きいこと、及び
スロット26’を通過する流れ制限が円形貫通孔26の
場合よりかなり小さいことは評価されるだろう。さら
に、円形貫通孔の比較的小さいサイズに起因した流れ制
限は、細長スロット17’によって大きく低減される。
The second embodiment of the present invention is shown in FIGS. In this case, instead of the plurality of circular through holes 26, there are three elongated slots 26 'arranged symmetrically with respect to the axis of the electrode tip holder. The number and size of the slots 26 'can vary. However, from a comparison of FIGS. 4, 5, 8 and 9, it can be seen that the overall cross-sectional area of the slot 26 'is much larger than that of the circular through-hole 26 and that the flow restriction through the slot 26' is It will be appreciated that it is much smaller than the 26 case. Furthermore, the flow restriction due to the relatively small size of the circular through-hole is greatly reduced by the elongated slot 17 '.

【0030】本発明の第三の態様は図10で示した。電
極先端ホルダーは図8及び図9で示したものの変形であ
り、周状配置スロット26’は電極の先端から先端から
半径方向内側に角度を向けられている。図10及び図1
との比較から、傾斜したスロットは冷却剤が電極先端ホ
ルダーに入るかなりスムーズな経路を提供していること
は評価されるだろう。
The third embodiment of the present invention is shown in FIG. The electrode tip holder is a variation of that shown in FIGS. 8 and 9 with the circumferentially disposed slot 26 'being angled radially inward from the tip of the electrode. 10 and 1
It will be appreciated from the comparison that the slanted slots provide a fairly smooth path for coolant to enter the electrode tip holder.

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

【図1】 従来技術に対応したプラズマトーチの端部
の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an end of a plasma torch according to the related art.

【図2】 図1の流れ分割部を示した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a flow dividing unit of FIG. 1;

【図3】 図2の2B−2B線に沿った断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view taken along line 2B-2B in FIG.

【図4】 図1の電極先端ホルダーを示した図であ
る。
FIG. 4 is a view showing the electrode tip holder of FIG. 1;

【図5】 図4の3B−3B線に沿った断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view taken along line 3B-3B in FIG. 4;

【図6】 本発明の第一の態様に対応した電極の流れ
分割部を示す図2と同様な図である。
FIG. 6 is a view similar to FIG. 2 showing a flow splitting portion of an electrode according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 図6の4B−4B線に沿った断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view taken along line 4B-4B in FIG.

【図8】 本発明の第二の態様に対応した電極の流れ
分割部を示す図4と同様な図である。
FIG. 8 is a view similar to FIG. 4 showing a flow splitting portion of an electrode according to the second embodiment of the present invention.

【図9】 図8の5B−5B線に沿った断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view taken along the line 5B-5B in FIG.

【図10】 本発明の第三の態様に対応した電極の流
れ分割部を示す図4及び図8と同様な図である。
FIG. 10 is a view similar to FIGS. 4 and 8 showing a flow splitting portion of an electrode according to the third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電極アセンブリ 2 ノズル 3,4 冷却剤経路 5 銅製ブレース 7 流路 8 外側管状部材 9 内側管状部材 10 内部冷却剤用経路 11 冷却剤用外側経路 12 流れ分割部 13 内側ボア 14 径方向厚肉端部 16 フランジ 17 貫通孔 19 電極先端 20 先端ホルダー 21 頂部 26 孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode assembly 2 Nozzle 3, 4 Coolant path 5 Copper brace 7 Flow path 8 Outer tubular member 9 Inner tubular member 10 Inner coolant path 11 Outer coolant path 12 Flow division 13 Inner bore 14 Radial thick end Part 16 Flange 17 Through hole 19 Electrode tip 20 Tip holder 21 Top 26 hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストファー・デイヴィッド・チャップ マン イギリス・GL7・4EU・グロス・ノー ス・フェアフォード・ケンプスフォード・ クロス・トゥリー・コテッジ(番地なし) (72)発明者 デイヴィッド・エドワード・ディーガン イギリス・GL54・2NP・グロス・チェ ルトナム・リシントン・リトル・ライト・ ロード・6 Fターム(参考) 3K084 AA09 AA12 BA07 CA02 CB03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Christopher David Chapman United Kingdom GL7.4 EU Gross Norse Fairford Kempsford Cross Tree Cottage (no address) (72) Inventor David Edward Degan UK GL54 2NP Gross Cheltenham Rissington Little Light Road 6F Term (Reference) 3K084 AA09 AA12 BA07 CA02 CB03

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軸線に沿って形成された細長い形状と
された本体と、冷却回路とを備え、 前記本体は、外側面でアークが発生する導電性先端を先
端に備え、 前記冷却回路は、電極の中心軸線に沿って延在した第一
のダクトと、該第一のダクトの軸線に沿って延在しかつ
該ダクトを囲繞した第二のダクトと、前記先端の内側面
の近傍に設けられ、前記第一のダクトと第二のダクトと
を接続する流路とを有し、 前記第二のダクトの端部は先端近傍に設けられた第一の
ダクトの端部を囲繞しかつシールし、第二のダクトは冷
却剤が該ダクト内に入るための複数の貫通孔を備え、 各貫通孔が電極の先端から半径方向内側へ傾いて形成さ
れているプラズマトーチ用電極。
1. An elongate main body formed along an axis, and a cooling circuit, wherein the main body is provided with a conductive tip at which an arc is generated on an outer surface at an end, and the cooling circuit comprises: A first duct extending along the central axis of the electrode, a second duct extending along the axis of the first duct and surrounding the duct, and provided near an inner surface of the tip And a flow path connecting the first duct and the second duct, wherein the end of the second duct surrounds and seals the end of the first duct provided near the tip. An electrode for a plasma torch, wherein the second duct has a plurality of through holes for a coolant to enter the duct, and each through hole is formed to be inclined radially inward from a tip of the electrode.
【請求項2】 前記各貫通穴の電極軸線についての周
方向の寸法が電極軸線についての半径方向の寸法より大
きく形成されている請求項1に記載のプラズマトーチ用
電極。
2. The electrode for a plasma torch according to claim 1, wherein a circumferential dimension of each through hole with respect to the electrode axis is formed larger than a radial dimension with respect to the electrode axis.
【請求項3】 請求項1または請求項2のいずれか一
項に記載の電極を有するプラズマトーチ。
3. A plasma torch having an electrode according to claim 1.
JP37171599A 1999-10-12 1999-12-27 Electrode for plasma torch Withdrawn JP2001110592A (en)

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