JP2002542602A - プラズマトーチカートリッジと取付け用プラズマトーチ - Google Patents

プラズマトーチカートリッジと取付け用プラズマトーチ

Info

Publication number
JP2002542602A
JP2002542602A JP2000613232A JP2000613232A JP2002542602A JP 2002542602 A JP2002542602 A JP 2002542602A JP 2000613232 A JP2000613232 A JP 2000613232A JP 2000613232 A JP2000613232 A JP 2000613232A JP 2002542602 A JP2002542602 A JP 2002542602A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cartridge
anode
annular
cathode
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000613232A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4925510B2 (ja
Inventor
クリストフ ジロル,
Original Assignee
コミツサリア タ レネルジー アトミーク
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コミツサリア タ レネルジー アトミーク filed Critical コミツサリア タ レネルジー アトミーク
Publication of JP2002542602A publication Critical patent/JP2002542602A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4925510B2 publication Critical patent/JP4925510B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • 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
    • 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
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3478Geometrical details

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 電解銅製のアノードノズル(1)、電解銅製のカソードサポート(2)、ドープ処理されたタングステンカソード(3)、プラスチック製の拡散/中央カソード(4)、プラスチック製のアセンブラ(5)、セラミック挿入物(6)の六つのパーツのみで構成された取替可能なカートリッジ(100)を有するプラズマトーチ。当該パーツは押込み式で組立てられ、前記パーツの組立ては、プラズマジーンガスの導管と挿入口の取付けに加えて、アノード(1)の冷却回路とトーチの他の要素を作り上げる容積(71、72、73)を構成する。液体注入口と排出口は、カートリッジ(100)の組立て容易な取付けおよびメンテナンス構造で提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】
本発明はプラズマトーチの分野に属する。
【0002】
【従来技術】
アークプラズマは、熱プラズマのファミリーに属する。アークプラズマは、大
気圧程度の圧力において、部分的に気体のメディアをイオン化し、電気伝導性を
有し、広範囲で電気的中性である。アークプラズマは、プラズマトーチを用いて
、二つの電極間にて保持されるアークの中を一種類以上のプラズマジーンガスを
通すことによって発生する。
【0003】 ガスを高温および所定の高エンタルピーの状態にするために、ブロウンアーク
トーチが用いられる。これは、アークが2つの電極を収容したトーチの内部に収
容され、アークは、当該過程で使用される高温度ガス(プラズマ)の高速噴射で
あることを意味する。
【0004】 図1は、前記トーチの原理を示す線図である。この種のトーチは、相互に同心
状で、二電極間にガス通路用の縦の溝を備えたアノード1とカソード3の二極を
具備している。
【0005】 2つの電極1、3は、高圧高周波数(HV−HF)発電機および直流発電機に
接続される。当該二電極は、それぞれ融解するのを防止するため、必要なら(水
循環によって)エネルギー冷却される必要がある。
【0006】 初めに、HV−HF発電機を用いて、アーク8は、注入されたガスを電離させ
、伝導性内部電極のスペースを構成した二電極(アノードとカソード)間でフラ
ッシュする。直流発電機は、このスペースにアークを放出して維持する。
【0007】 トーチに供給された電力は、アノードとカソードとの間で確立された(調節可
能な)電圧強度と同等である。この電圧は、ガスの種類と流れといった、複数の
パラメーターに依存するが、電極の摩耗とひび割れも無視することができない。
プラズマ9の電力は、トーチに供給された電力と当該冷却水における損失の差と
同等である。電極の表面の摩耗とひび割れは、重大な欠陥となる。それは、幾何
学、冷却能率、共軸性およびガスの種類と濃度に依存する。
【0008】 アーク8プラズマ9を発生する装置は、熱噴射(表面処理)、ガス加熱、また
は、化学合成に使用される。アークによってガスに供給される電力は、ガスを1
0000K以上に熱することができる。
【0009】 プラズマジーンガスの選択は、ほとんど制限を受けない。それは、当該過程(
酸化、窒化物形成、還元媒質での高温度など)採用する工程によって決まるもの
である。電力範囲は非常に広く、2,3キロワットから数メガワットに及んでい
る。潜在的な使用可能範囲は、選択されたプラズマジーンガスの種類および流れ
に影響されるのが普通である。
【0010】 当該技術は、プラズマジーンガスの選択および所望の作動電力と整合する必要
があるので、所定の使用法に対してトーチが設計されるのが一般的である。
【0011】 制限された環境、または、厳しい環境下での作業が要求される場合、当該サイ
ズ、形状、単一性も重要になりうる。
【0012】 現存するトーチは、(シール、ネジ、および、流体コネクターは除外した)少
なくとも、およそ10のパーツを含んだ複雑なユニットである。電極の共軸性は
、シールに対する許容誤差を備えたパーツの重なり合いによって決まる。
【0013】 片極または両極の取替えは、(ほとんどの場合では、操作後、10時間後に)規
則的に行うべき作業である。この作業は、常に分解/再組立て、すべきサブユニ
ットと交換すべきシールを必要とする。
【0014】 これを説明するために、周知のプラズマトーチの3例を簡潔に記述する。
【0015】 第一番目の周知のトーチは、空気/アルゴン、または、酸素/アルゴンの混合
によって動作し、その電力はおよそ100kWである。そのトーチは、15の製
造パーツ、21枚のシール、22個のネジ、および、6個の流体コネクターで構
成する。規則的に摩耗を被りやすいパーツは、カソードとアノード、絶縁ブッシ
ュ、および、注入ノズルである。(アノードを交換する)最低限のメンテナンス
で、最適な使用状況下において、使用時間が100時間以下であることが要求さ
れる。
【0016】 第二番目の周知のトーチは、質量の大きな炭化水素の熱分解のために開発され
ている。プラズマジーンガスは、トーチの生産において、メタンと混合するアル
ゴンと水素である。このトーチは、溶射ガンと類似する。それは、流体供給用コ
ネクターとネジを除外した、10個の製造パーツと7個のOリングを有する。
【0017】 第三番目の例として、SULZER METCO社によって販売される、最も
単純なトーチの一つが引用されている。これは、溶射ガンF4−MBである。こ
のトーチの種類は、単独、または、混合で、アルゴン、ヘリウムおよび窒素を使
用して、従来どおり動作する。水素は、電力を得るために(アークのピーク電圧
に増大させるために)頻繁に加えられる。それでもやはり、8個の製造パーツ、
14個のOリング、12個のネジ部品と3個の流体コネクターがある。
【0018】 本発明によるトーチの目的は、トーチ自体の組立て、もう一方では、使い古し
たパーツの時折おこなう交換を可能な限り簡素化することである。特に、α放出
体によってひどく汚染された塩素処理された放射性産業廃棄物の熱分解のための
ガス炭燃焼原子炉でのガス加熱に適用するために開発されている。この反応炉は
、グローブボックスでの運転を目的としたものである。
【0019】 (グローブボックスまたはリモートマニピュレーター操作することが必須であ
る、放射性の)過酷な環境下において、当該動作は、できるだけ単純化させる必
要がある。複雑なユニット内での分解、および、絶縁パーツの再組立てより、サ
ブユニットの標準的な交換が望ましい。所要時間はさらに短く、新規検査済みの
サブユニットの信頼性は、分解および再組立てされた複雑なユニットの信頼性よ
りずっと高い。
【0020】 最後に、本発明による当該プラズマトーチは、カートリッジの接続および収容
構造物に挿入されるべきプラズマ発電機を構成した使い捨て可能で交換可能なカ
ートリッジの二つのパーツで設計されている。このカートリッジの接続および収
容構造物の目的は、プラズマジーンガスの供給、冷却流体および電流にカートリ
ッジを接続することである。この構造物は、最後に、第一番目のカートリッジ接
続手段を有する。
【0021】 第一番目の手段は、電流、水、および、ガスの供給の媒介である。これらの供
給は、完全にプラズマカートリッジから分離されている。
【0022】 当該構造物は、電流、水およびガスを供給する第一番目の手段にカートリッジ
を機械的に固定するためのカートリッジの固定手段とかみ合う、または、かみ合
わない第二番目の手段を有する。
【0023】
【図面の簡単な説明】
本発明は、AA’を中心にカソードを収容した中央の空間を有する、AA’を
中心とした環状のアノード、アノードとカソードとの間にアークを発生させる環
状のスペースを備えたアノードとカソード、プラズマジーンガスの分配手段、カ
ソードとアノードとの間の環状のスペースに循環する分配されたガス、アノード
冷却手段を具備し、特にアノード冷却流体用の溝、注入口と排出口を具備した前
記溝、組立て手段、前記組立て手段が電流入力からカソードへトーチの運転に必
要な電流をもたらす伝導性のパーツを具備したカソードサポートを有することで
特徴とするカートリッジ、カソードの取付手段、電気的絶縁材料からなるアセン
ブラ、カソードサポート、すべての中心となっている軸AA’と平行な中空部と
突出部を収容するアセンブラと環状のアノード、中空のパーツに隙間なくはめ込
まれた突出部を有する、プラズマトーチのプラズマを発生させるカートリッジに
関わる。
【0024】 この方法において、機械的な組立ては、中空部内に縦軸方向に沿って突出部を
押しこむように圧力を加える単純な作業によって、単一の補助的な組立てパーツ
、アセンブラ、を使用して組立てがなされる。適した道具を使用すれば、単一の
押圧操作のみが必要であることは、後に理解されるであろう。
【0025】 好ましい実施例において、突出部は、第一番目、および/または、第二番目の
環状の溝にパーツ本体を固定する、第一番目、および/または、第二番目の環状
のリングを有する。この回転対称を示す形態の結果として、組立てられるべきパ
ーツは、アセンブラに対して同軸に位置させるだけでよく、アノード、および/
または、カソードサポートを固定するためにそれらに角度を付ける必要はないの
で、組立てが単純化される。
【0026】 この好ましい実施例の一つの有利な特徴によれば、組立てとアノードとの間に
て与えられる環状冷却体積は、カートリッジの外表面、優先的にはアノードの外
表面からこの環状の体積へ流体を通す導管を通じて冷却流体を収容する。環状体
積の気密性は、突出リングの外径が、固定された溝の直径よりわずかに大きい値
を有する、という事実より得られる。この方法において、本発明によるカートリ
ッジは、水の供給という点で、トーチの運転に必要なパーツに穴をあけたり、機
械作業であったり、型に嵌めたりして構成されるもの以外の、結合または導管を
必要としない。
【0027】 以下に記載する好ましい実施例において、アセンブラは、共軸の下方リングと
上方リングを有する電気的絶縁材料で構成されるパーツである。下方リングは、
サポートの溝に固定されており、上方リングは、アノードの溝に固定されている
。このアノードの溝は、アノードリングの外周である。このアノードリングは、
アノードの中央の空間を収容する。この実施例において、アセンブラの放射状の
内部容積は、中央空間を収容するアノードリング部よりも、少なくとも一つの軸
をなす中央部以上に大きい。アノードの冷却流体の循環用の環状の体積は、この
アノードリングとアセンブラとの間に設置されている。この体積は、アノード、
アセンブラ、または、再度のサポートに通じた導管を用いて、冷却流体の注入管
および排出管とつながっている。
【0028】 好ましくは、本発明による組立てカートリッジは、開き口にも、最終段のガス
分配の溝にも、生じた穴を用いて、カソードを回転して、プラズマジーンガス管
から収容し、収容したガスを分配する環状のガス分配体積を有する。ガスの気密
性は、片面側ともう一方の面側のアノードの空間の内部で、内部電極のスペース
が、カソードを回転して隙間なく設置固定された絶縁材料を構成した回転部を有
するという事実によって得られる。環状の分配体積は、アノード側にも、絶縁回
転パーツ側にも、または、アノードと絶縁回転パーツ側の両方にも、位置するこ
とが可能な放射状の溝によって構成されている。この方法において、本発明によ
るカートリッジは、ガス供給という点で、トーチの運転に必要なパーツ内に穴を
あけたり、機械作業であったり、または、型に嵌めたりして構成されることと比
較して、結合または導管を必要としない。
【0029】 本発明の他の長所と利点は、添付図に関して記載する、好ましい実施例と実施
例の変化の説明から明らかとなる。
【0030】
【好ましい実施例の説明】
本発明によるカートリッジの例100を、図2に記載する。この実施例におい
て、カートリッジ100、および、その構成パーツは、カートリッジの軸を構成
する軸AA’を回転した回転対称形状を有する。
【0031】 本発明によるカートリッジ100を構成するパーツは全部で六つである。 −電解銅で構成されたアノードノズル1 −電解銅で構成されたカソードサポート2 −ドープ処理されたタングステンカソード3 −プラスチック材料で構成されたカソード中央ディフューザー4 −プラスチック材料で構成されたアセンブラ5 −セラミック挿入物6
【0032】 それらを組立てるとき、パーツ1から6は、周知の方法および図1に示された
ように、パーツ間にて、ガス循環の縦溝7、アーク8を発生させることができる
両電極スペースを提供する。(図2に示されていない)プラズマ9は、アノード
1のノズル13によって内部から噴射される。
【0033】 各パーツと組立て方法を、記載する。
【0034】 図3と4に共に以下に記載されたカソードサポート2は、軸AA’を回転した
回転対称を具備した形状での円柱部である。それは、軸AA’に垂直な面に位置
した形状で円形の底部または基面21を有する。当該基部21と反対側は、中央
から外縁まで、側面34と底35を具備した中央の内空間23、二つの内部エッ
ジ25と外部エッジ26の側面エッジ25、26を具備したAA’の周りを回転
した円形の溝24、および、底面27を有する。一つ以上の貫通した穴28が、
溝24の底27を当該基部21につなげている。溝24と内空間23との間で、
サポート2は、基底部21に平行な面に位置した上方面30を具備したリング2
9を有する。このリングの側面エッジは、溝24の内側面エッジ25と内空間2
3の側面34によって構成されている。プラズマジーンが、サポート2を介して
導かれる実施例の変形において、サポートは、中央の内空間23と隣接した環状
リング29を介して、下方面21をこのリング29の上方面30に結合する、1
つ以上の貫通した管75を有する。このような管75は、図3において点線で示
されている。最後に、サポート2は、基底部21と上方面37の直径と同じ外部
側面36を具備した垂直リング22を有する。リング22の側面エッジは、サポ
ート2の外部側面36と溝24の外側面26によって構成される。
【0035】 大きさに関しては、内空間23の直径は、後に記載される、隙間なく密接した
カソード3にて収容するには十分である。その適合性は、カソードサポート2と
カソード3との間の良好な電気的接触を保証するよう、十分に密接している。カ
ソードとアノードとの間の接触面は、数百アンペアの電流が、実際に損失なく流
れることを保証するために、できるだけ広くする必要がある。溝24の幅、つま
り、外部エッジ26と内部エッジ25の半径との間の差は、アセンブラ5の第一
番目のリングの幅(つまり、リング外部と内部の半径の差)より大きい。もう一
方では、溝24の外壁26の直径は、アセンブラ5の、このリング51が溝24
に隙間なく密接しうるように、アセンブラ5の、このリング51の外径より小さ
い。図3に示される組立てリング51のアセンブラ5は以下に記載される。
【0036】 カソード3とセンタリング装置4が、これらのパーツを所定の位置にある図5
と6に関して、記載する。
【0037】 カソード3は、円状平面基底31および円錐形頭部32の形状で円柱形である
。それは、カソード3を回転した位置に図5と6で示された、カソードセンタリ
ング装置4に収容される。
【0038】 センタリング装置4は、AA’を中心軸とする回転体である。それは、小さい
方の外径円柱部42から拡張された、円柱形基部41を有する。センタリング装
置4の内径は、第一番目の実施例の変形において、基底41と反対側に位置した
上端部43の直径、基底41と円柱の外延部42の内径よりも僅かに大きい直径
を除いて、センタリング装置全体の高さ以上で一定である。センタリング装置4
は、貫通した穴を有する。好ましい実施例において、これらの穴は、外面50を
、図7で示された開き口95に生じる、センタリング装置4の上方面49に結合
させる。この好ましい実施例において、好ましい位置で固定されないように、ア
ノードのアークフットを強制的に回転させるようなボーテックスと呼ばれる渦を
生じさせる接線方向の噴射を誘発するように、穴の軸は、軸AA’に対して傾斜
しているが、軸AA’を有する平面には含まれない。
【0039】 軸方向の環状の溝45を具備した変形例においては、これらの貫通した穴44
は、センタリング装置4の当該パーツ43の、好ましくは、軸方向にはパーツ4
2との結合点の位置に、設けられる。これらの穴44は、両電極スペースの方向
にプラズマジーンガス用の通路を提供することが意図されていることが、後に明
らかとなるであろう。ガスの注入点がサポート2の上に位置するとき、センタリ
ング装置4の下方面からプラズマジーンガス分配手段へ導いたガス通路を提供す
ることが、好ましく、これらの手段は、後に理解されるように、軸を起点とした
溝45または開口95である。これらの通路は、軸管74、または、外側64、
または内側68の軸溝、または、軸管74、内部の溝68、または、外部の溝6
4の組合せによって構成されてもよい。
【0040】 軸AA’に垂直なセンタリング装置4の平板表面は、センタリング装置4の基
底部41の下方46面と上方47面によって構成されている。基底41の下方面
46は、二つの同心円によって境界が画されており、内側の円の直径は、センタ
リング装置4の内径と同等であり、この下方表面の外径は、基底部41の外径と
同等である。プラズマジーンガスが、サポート2を介して導かれるとき、センタ
リング装置4の下方表面46は、通路64、68、または、74が発生する溝を
有しうる。所定の位置において、この溝がサポート2の導管75と連絡している
。センタリング装置4の基底部41の上方表面47は、二つの同心円によって境
界が画され、その外側の円の直径は、基底部41の外径に等しく、そして、内側
の円の直径は、センタリング装置4の外延42の外径に等しい。軸AA’に垂直
なセンタリング装置4の当該平板表面は、センタリング装置4の変形の一つにお
いて、溝45の底48およびセンタリング装置4の上方表面によっても構成され
る。
【0041】 溝底45は、端部43の内径とカソード3の外径に等しい内径と同等な直径の
外円によって境界を画される。
【0042】 最後に、センタリング装置4の内軸表面は、二つの円柱形の表面、カソード3
の直径より僅かに小さい直径のパーツ41と42に対応した下方表面39、およ
び、溝45との変形において、カソード3の直径より大きい直径のパーツ43に
対応した上方表面40によって境界が画される。センタリング装置4の外部側面
は全部で、基底41に対応した下方側面38とパーツ42、43に対応した上方
側面50の二つである。
【0043】 大きさに関しては、上述のように、センタリング装置の内径は、このカソード
3がセンタリング装置4内にしっかり密着するように、カソード3の外径より僅
かに小さい。好ましい実施例において、下方側面38の直径は、サポート2の表
面25、および、後に考察される、アノード1の一部の側面125の直径に等し
い。これらの三つの面25、38および125は、組立てが完成すると、同じ直
線状に並ぶ。端部43の内径は、上方の溝45を有した変形例において、カソー
ド3と端部43が協働して溝45を形成するように、カソードの直径より大きい
。この溝45が、貫通した穴44を用いて、プラズマジーンガスを収容すること
は、以下にて理解されるだろう。
【0044】 このセンタリング装置4の変形例を、図5と7を参照して記載する。センタリ
ング装置4の機能は、アノード1に対してカソード3を中央に置き、電気的に絶
縁する。この機能は、所定のカートリッジ100の説明で以下に理解されるよう
に、アノードの内空間でしっかり組立てられたサポートとして機能する、上方部
42の外側面50によって提供される。以下に記載される変形は、センタリング
装置4の別の機能に関連し、その機能は、アノード1とカソード3との間の環状
空間での完全に分配された方法でのプラズマジーンガスの分配機能である。上記
に記載の実施例において、プラズマジーンガスは、穴44の反対に発生したアノ
ード1の一つ以上の導管127によって、または、穴44と反対に位置したアノ
ード1の放射状の溝135にて穴44にもたらされる。
【0045】 第一番目の実施例の変形によれば、プラズマジーンガスは、異なる方法で注入
することができる。
【0046】 図7にて上から見た図で示されるこの第一番目の変形において、センタリング
装置4の内径は、下方面46から上方面49まで一定である。アノード1の導管
127から来たプラズマガスの分配は、図5の点線で示されたセンタリング装置
4の放射状で環状の溝148によって提供される。溝が軸AA’と平行な面から
通じているとき、溝は放射方向と称する。溝が軸と垂直な面から通じているとき
、軸方向と称する。この変形によれば、センタリング装置4は、必ずしも貫通し
ている必要のない、複数の穴144を有する。これらの穴は、溝148から突き
抜けている。その穴それぞれは、この変形において、センタリング装置4の上方
面49を穴144に結び付けている、開き口95にて発生する。
【0047】 第二番目の変形によれば、溝148と45は存在しており、当該開き口95は
必要ではない。当該穴144は、貫通した穴であって、溝148と45をつなぐ
【0048】 最後に、第三番目の変形によれば、穴144は、センタリング装置4の上方部
42の側面50から直接穴があけられている。穴144は、プラズマジーンガス
の一つ以上の管を収容している、アノード1の円形放射状の溝135が発生する
ことは、以下にて理解されるであろう。もう一方の端にて、穴144は第一番目
の変形としての開き口95でも、または、縦溝45でも、発生する。アノードの
溝135とセンタリング装置4の148は、同時に存在しうる。
【0049】 上記にて理解されるように、プラズマジーンガスがセンタリング装置を介して
導かれる場合、ガス分配手段45、95を具備したインターフェースは、外側6
4または内側68の縦溝によって完成される。気密性は、センタリング装置がア
ノード1の円柱形の空間内でに十分に隙間なく密接されている事実と、または、
カソード3はセンタリング装置内で十分に隙間なく密接されている事実によって
得られる。
【0050】 アノード1とセラミック挿入物6は、図8と9で記載する。
【0051】 アノード1もまた、軸AA’を中心とした回転体である。それは、軸AA’の
中央空間10を有する。この空間は、貫通した空間であって、アノードの上方面
11からアノード1の下方面12のパーツ134へ縦に存在する。アノードの下
方面12は、上方面11と反対に位置し、異なるレベルで縦に位置した複数のパ
ーツを構成する。上方面11から下方面12のパーツ134にて、空間10は、
カソード3の直径とほぼ同等の、図8と9に示された直径の円柱形の上方部13
を有する。この配置は全く義務的なものではない。当該パーツ13の直径と長さ
は、周知の方法で、使用されるプラズマジーンガスの種類と流動速度、仕事量の
能力、および、ノズル排出口にて要求されるガス噴射速度に適応している必要が
ある。次に、切頭円錐部14がある。当該パーツ14の上方部の直径は、当該パ
ーツ13と同等である。切頭円錐部14の下方部の直径は、当該パーツ13の直
径より大きい。最後に、切頭円錐形14の下方基部16からアノード1の下方面
12のパーツ134へ縦に拡張した円柱形下方部15がある。空間10の前記パ
ーツ15の直径は、切頭円錐形14の最大直径よりも大きい。切頭円錐形14と
円柱形15のパーツは、平面17に結合される。セラミック挿入物6は、パーツ
15の頂点部にて、空間10に収容される。この単純なパーツは、アノード1の
説明を継続する前に記載される。挿入物6は、軸AA’を回転した矩形によって
生じた、トーラス形状のブッシュである。矩形の幅は、平面17の幅に等しい。
平面17自体の幅は、下方部15の半径と切頭円錐形パーツ14の下方基底部1
6の半径との間の差からなる。
【0052】 この挿入物6は、平面17において、その上方面61がアノード1のサポート
にて機能するように、きっちり密接して挿入されている。当該挿入物の外部側面
62は、アノード1の空間10のパーツ15の外部側面18をサポートしている
【0053】 アノード1の外側が二つの円で境界を画した上方部11を収容する。外円の直
径は好ましくはサポート2の外径に等しく、上方部11の内円の直径は、空間1
0の上方部13の直径に等しい。アノード1の外側は、円柱の外面19も収容す
る。下方面12は異なるレベルで縦に位置した複数のパーツを収容する。外側か
ら軸AA’に向かって、第一番目のリング121は順番に備え付けられる。この
リング121の外径は外縁の円柱19の直径に等しい。この円柱19の内径は、
好ましくは、サポート2の溝24の外壁26の外径に等しい。このリングの下方
面133は、軸AA’に垂直な平面である。下方面133は、アノード1の下方
面12の一部である。
【0054】 次に溝122がある。この溝は、軸AA’と垂直な溝の底面124を有する。
この面124は、アノード1の下方面12の一部である。この溝122は、第一
番目のリング122の内径に等しい直径の円柱形外壁126を具備する。この直
径は、好ましくは、サポート2の溝24の外壁26の直径に等しい。縦溝122
の内径は、好ましくは、サポート2の溝24の円柱形内壁25の直径に等しい。
【0055】 最後に、第二番目のリング123がある。このリング123は、軸AA’に垂
直な下方面134を有する。この下方面134は、アノード1の下方面12の一
部である。当該リング123は、溝122の円柱形内壁を構成する一部の円柱形
外壁125を具備する。
【0056】 円柱形の壁125は、好ましくは、サポート2の溝24の壁25の内径に等し
い直径を有する。
【0057】 アノード1にて貫通した二つの端128、129を具備した一つ以上の第一番
目の導管127は、アノード1の外壁11、19の1つから空間10の内壁18
へ流体が流れるのを可能にする。図8と9で共に示された例において、導管12
7は、上方面11での第一番目の端128から空間10の下方部15の壁18に
位置した第二番目の端129へ導く。それは、挿入物6の下に位置した縦の平面
において、この空間10にて生じる。この、または、これらの導管127は、プ
ラズマジーンガス分配を供給する。センタリング装置4とその変形の説明と共に
上記記載の変形によれば、この、または、これらの導管は、アノード1の空間1
0の側面18上にて直接発生させる代わりに、この側面18の外側に導管を通し
て運ばれる放射状の環状の溝135に、択一的に発生しうる。図8と9に示され
た好ましい実施例において、導管127は軸AA’と平行であり、それらは、中
央の空間10を隠すリング123内に位置し、溝135にて発生する。
【0058】 変形によれば、第一番目の導管127の外端128、または、導管127の少
なくとも一部は、アノード1の壁に該当するこの壁ではなく、カートリッジ10
0の外壁に位置しうることを注意すべきである。これは、例えば、サポート2と
センタリング装置を介して、このサポートの基部から発生した、軸AA’と平行
な(示されていない)導管でありうる。この実施例の変形によれば、一部の導管
127は、軸AA’と平行なセンタリング装置4の縦溝によって構成されうる。
【0059】 二つの端131、132を具備した一つ以上の第二番目の導管130は、アノ
ード1の外壁11、19のうちの1つから溝122へ導く。図8と9と共に示さ
れた例において、当該導管130は、周囲シリンダー19での第一番目の端13
1を有し、第二番目の端132は、当該溝122でのこの溝の底124にて発生
する。
【0060】 変形例によれば、第二番目の導管、または、少なくともその導管の一部は、ア
ノード1の壁に該当するこの壁ではなく、カートリッジ100の外壁上に位置し
てもよい。これは、例えば、アセンブラ5、または、サポート2の外壁でありう
る。
【0061】 本発明によるプラズマトーチのカートリッジ100を構成する、組立ての方法
およびパーツ1から6の組立ては、図2、3、5および8を参照して説明する。
【0062】 まず始めに、アセンブラ5を、図3、8および10を参照して説明する。
【0063】 図3と8において、アセンブラ5の下方および上方部は、それぞれサポート2
(図3)およびアノード1(図8)との位置関係に置いて、アセンブラ5を図示
する。
【0064】 図10は、当該アセンブラ5の縦断面図である。
【0065】 アセンブラ5は、下方円柱形リング51を有する。このリング51の円柱形の
外表面52の直径は、このリング51がこの溝24にしっかり固定されるように
、サポート2の溝24の壁26の直径より僅かに大きい。このリング51の内壁
53の直径は、少なくとも、この溝24の組立て位置において、サポート2の溝
24の内壁25の壁の直径に固定される一部に対してよりは大きい。この方法に
おいて、縦の環状体積77は、2つの壁25、53との空間にて提供される。リ
ング51は、軸AA’と垂直な下方面59を有する。組立て位置において、この
表面59は溝24の底面27とは接触していない。この方法で、環状体積73は
、これら二表面との間にて提供される。
【0066】 このリング51は、リング形状の中央部54によっても外延される。このリン
グ54の内壁5の直径は、アノード1の円柱形の壁の直径より大きい。この方法
において、環状の縦の体積72は、2つの壁55、125との間にて提供される
。当該壁125は、アノード1の溝122の底124からアノード1の第二番目
のリング123の下方面134へ縦に外延する。この下方面134は、アノード
1の最下方面を構成する。
【0067】 図8で組立て位置にて示されたアセンブラ5の上方部は、リング56の形状で
もある。このリングの外壁57の直径は、アノード1の溝122の外壁126の
外径より大きい。リング56の外壁57の直径と壁126の直径との間の大きさ
における差は、このリング56が溝122内にしっかり密接して固定されうる程
度である。
【0068】 リング56の内壁58の直径は、アノード1の壁125の直径より大きい。こ
の方法において、縦の環状体積76は、2つの壁58、125との間にて提供さ
れる。アノード1のこの壁125は、溝122の底124からアノード1の下方
面12の当該部134へ縦に外延することが念頭におかれている。当該部134
は、アノードの最下方面に位置する。当該リング56は、上方面60を有する。
当該組立て位置において、この上方面60は、溝122の底面124とは接触し
ていない。この方法において、環状の体積71は、これら二つの面との空間にて
提供される。
【0069】 アセンブラ5の中央部は、軸AA’と共に垂直な上方面65と下方面66、お
よび、外側面67を有する。
【0070】 アセンブラ5の中央部54の上方面65は、リング56の外径である円、およ
び、中央部54の外側面67の直径である円によって境界が画されている。
【0071】 同様に、アセンブラ5の中央部54の下方面66は、下方リング51の外径形
の円、および、外部側面67の直径である円によって境界が画されている。
【0072】 上方面65と下方面66の境界を画した円は、同心である。図に示された例に
おいて、中央の縦の空間69の内径は、この空間の内軸面58、55、53が、
単一で、一様な面のみを形成する。この特徴は、全く義務的ではなく、生産工程
を単純化する。
【0073】 合計して、アセンブラ5は、中央部の貫通した空間69を具備した回転部とし
て取り上げられる。それは、中央部54の外径より小さい外径の円柱部56、5
1から上方および下方にそれぞれ噴射する中央部54を有する。収容構造の第一
番目の実施例において、中央部54を形成した肩部は、貫通した穴と栓を抜いた
穴を収容するために使用される。この実施例において、これらの穴は、収容およ
び結合構造にカートリッジ100を固定する手段の一部を形成する。これらの手
段のその他の部分は、収容および結合構造の栓が抜かれた穴、または、そうでな
い穴によって、および、ネジ、ボルト、または、ナットによって構成される。こ
の実施例において、中央部54は、別の機能を提供する。上方面65または下方
面66のうちの1つは、組立ての抑制装置として機能する。図2に示された例に
おいて、アノード1のリング121の下方面133は、中央部54の上方面65
の上で、抑制装置として機能する。逆に、機能的な働きは、カソード3のサポー
ト2のリング22の上方面37と中央部54の下方面66との間にて供給される
。この抑制装置65および溝124と24、そして、リング56、51の縦の長
さの適応寸法を用いて、環状のスペース71と73を提供することは可能である
。当該同じ抑制装置の機能は、溝122または24の底に、焦点深度の小さな溝
の底での幅の円形または円錐形を付与することによって得られうる。当該機能的
な働きは、アノード1の表面134とセンタリング装置4の表面47と同様に、
サポート2の表面30とセンタリング装置4の表面46との間にて提供されるよ
うに、接触することも可能である。
【0074】 実施例の変形によれば、アセンブラ5は中央の縦の空間を具備した直線シリン
ダーによって構成しても良い。当該アセンブラの内径と外径は下方面59から上
方面60へ一定である。
【0075】 トーチの組立てについて記載する。
【0076】 挿入物6は、アノード1にて上記記載されたような位置に配置される。カソー
ド3は、きっちりと組立てて、内空間23の側面を具備した、サポート2の内空
間23、内空間23の底35と接触したカソードの下方面31、接触したカソー
ドの側面に挿入される。この方法において、カソード3とサポート2との間の電
気的な接触は、サポート2とカソード3に関してすべての面を介して提供される
。センタリング装置4は、上記記載のように、カソード3の周辺に配置されてい
る。センタリング装置4の下方面46は、リング29の上方面30と接触してい
る。アセンブラ5は、圧力のかかる位置に置かれており、アノード1の溝122
は、アセンブラ5のリング56を収容する。リング56の上方部、および/また
は、溝122のエッジは、挿入を容易にするため、はす切りにされたり、または
、面取りがされてもよい。アセンブラ5が、同じ位置にあるとき、アノード1の
リング121の下方面133は、アセンブラ5の中央部54の上方面65に対し
て停止される。アセンブラ5の上方面60は、環状の体積71が、すでに上記に
て示したように、アノード1の溝122の下方面124とリング56の上方面6
0との間にて提供されることを意味する、溝122の底部ではない。アノード1
とアセンブラ5で組立てられたその挿入物6は、サポートユニット2、カソード
3およびセンタリング装置4で組立てられる。リング51は、サポート2の溝2
4での圧力でそれ自体を挿入する。挿入を容易にするために、リング51の底部
と溝24の頂部は、はすに切られ、または、面取りがなされる。固定操作が終了
するとき、機能的な働きは、図2にて強調された方法で示されるように、アセン
ブラ5の中央部54の下方面66とサポート2のリング22の上方面37との間
にて存在する。アセンブラ5のリング51の下方面59は、溝24の溝底27と
接触しておらず、環状体積73は、上記にてすでに示されたように、リング51
の下方面59とサポート2の下方面27との間にて供給される。これらの2つの
表面との間にて供給された、この環状体積は、冷却水を集積することを目的とす
ることは後に理解されるであろう。
【0077】 トーチの働きについて記載する。
【0078】 トーチとして、当該働きがトーチの通常の働きであるが、冷却水流入循環とプ
ラズマジーンガス循環は、本文に注釈がつけられている。まず、示された例にお
いて、アセンブラ5の、下方リング51の内壁53、中央部54の内壁55、上
方リング56の内壁58が一直線上にあることが念頭におかれている。アセンブ
ラ5の内径は、アノード1のリング123の外径、センタリング装置4の外部側
面38、および、環状体積72が提供されるように、サポート2の溝24の内壁
の直径より大きいことが念頭に置かれている。この環状の体積72は、リング5
6の上方部60からアセンブラ5のリング51の下方部59へ縦に拡張する。最
も一般的な場合、この環状の体積は、環状体積76、72、および、77と、こ
れらの異なる体積部との間で接続している環状体積によって形成される。水は、
開口部131を介してと、アノード1の外表面上に導管130を通ってもたらさ
れ、導管130の内端132は、溝122とリング56の表面124と60との
間で提供される環状体積にて生じる。この水は、環状体積72を通じて、環状リ
ング51の底と溝24の底27との間にて提供された環状体積73へ、アノード
1の内壁125に沿って流れるかもしれない。この水は、環状の溝24の底にて
提供された導管28を介して流れる。水の循環は、溝24と122でのリング5
1と56のきっちりとした組立てを用いて、トーチ内部のしっかりとしたシール
なしで提供されることが理解されうる。自然に、水の流入と流出は、異なる方法
で配置することができ、最も大切なことは、水の循環がアノード1のリングを冷
却することである。
【0079】 同様に、アノード1での開口部128を介してプラズマジーンガスの流入は、
シールなしで生じ、当該ガスは、本発明の実施例の変形によれば、センタリング
装置4の上の、または、溝45でのカソード3の周りに配置された開口部95で
の導管44または144を介して生じる。本発明による組立てトーチは、アノー
ド1、サポート2、カソード3、センタリング装置4、アセンブラ5および挿入
物6の6つのパーツのみを収容する。専門的な道具は、組立てられるべきパーツ
の横の収容部に対して有効である場合、このトーチは、押すだけの軽い作業で組
立てられうる。
【0080】 組立てたカートリッジ100を構成する異なるパーツの機能に対して、カソー
ド3が、サポート2の内空間23にて十分に隙間のない場合、サポート2、カソ
ード3、センタリング装置4、アノード1の空間10での隙間のないパーツ42
、および、アノード1は組立てユニットを形成する。これらの条件において、ア
ノードのサポート2と122の溝24とか見合ったアセンブラ5は、まれに、水
循環のパーツとして考慮されるかもしれない。カートリッジ100の組立ては、
収容及び接続構造での位置にカートリッジ100に取付けることによって結合さ
れるかもしれないことは、後に理解されるであろう。
【0081】 カートリッジ100が単純な構造を有するのは、カートリッジの全体的な構造
に起因するものである。このように、プラズマジーンガスの循環は、組立てたカ
ートリッジ100の中央部にて完全にそのままの形にて存在する。それは、リン
グ123の形状にて、アノード1の中央部であるかもしれない。このリングは、
アノードの中央空間10のすぐ隣にある。センタリング装置の通路64、68、
74とつながっているように、サポート2に通じた導管75でもあるかもしれな
い。水の循環としては、これが、水またはガス循環の交わる部分がないように、
この同じリング123の外周が中央空間10と隣接しあう状態にある。
【0082】 アセンブラが、サポートの独立したパーツとして取り上げていることは注目す
べきである。これは、カソードと接触した導電材料で構成されるサポートに結合
するアセンブラが、アノードと接触していると言う事実によるものである。それ
は、アノードとカソードとの間の短絡を避けるために、電気的絶縁材料で構成さ
れる。カソードを接続する貫通型導体を有した絶縁材料でサポートを構成するこ
とは明らかに可能である。この場合、アセンブラが、絶縁材料で構成されたパー
ツ、および、導電材料で構成されたパーツによるサポートを構成していることが
検討されるかもしれない。
【0083】 カートリッジ100の部品材料に関連した2、3項目が注目されるであろう。
【0084】 実施例において、電気銅にて構成されるアノード1とカソードサポート2は、
例えば、電気伝導性があって、超高熱流水の排水を可能にする、どんな金属でも
構成可能である。
【0085】 カソード3のドープ処理されたタングステンは、低電子注出電位を具備したど
んな金属材料によっても製造しうる。
【0086】 中央ディフュ−ザー装置4は、組立てに必要な条件を満たし、水のバルキング
に対して良好な耐久性、強い絶縁性および放射エネルギーと温度に対して良好な
機械的強度を具備したプラスチック材料の何れかにて製造されてもよい。
【0087】 アセンブラ本体5は、簡単なプラスチックの押し込み圧力での組立て要件を満
たしたプラスチック材料にて製造されても良い。
【0088】 絶縁挿入物6は、熱と放射エネルギーに対して良好な耐性を具備し、例えば、
チッ化ホウ素といった、強い絶縁性を具備したセラミック材料にて製造されても
よい。
【0089】 アッセンブリは圧力によって強固に固定する形式のものであり、そのために使
用される材料の組み合わせは、本発明に基づくトーチの場合には、プラスチック
と銅合金、または、タングステン合金と銅合金の組合せによって構成されること
が理解される。
【0090】 他の材料の組合せは、バイブレーターが、周知の方法にて、圧力ヘッドと組立
て品の圧縮ジャックとの間に置かれた場合、特に、セラミック材料がプラスチッ
ク材料と置き換えうることが考えられる。
【0091】 カートリッジ100の接続構造と収容構造の二つの例は、図11、12、およ
び、13で簡潔に説明されるであろう。縦の断面図にて図11に示された、第一
番目の接続および収容構造80は、どちらも軸AA’を回転した二つの回転部を
有する。下方部81は、このサポート2が、このパーツ81に簡単に挿入できる
ように、サポート2の外径と同等の内径の内空間83を隠す。図11に示された
例は、冷却流動体の排水が、サポート2の導管28を介して行われる、カートリ
ッジ100の実施例の変形の一つに対応する。これは、この例において、下方部
81が84として示された水の流出および流入を有するからである。一つ以上の
Oリングは、保証されるべき気密性に対して、周知の方法で可能とする。
【0092】 収容および接続構造の上方部82は、このアノード1が簡単に、このパーツ8
2に挿入できるように、アノード1の外径と同等の内径の内空間85を隠す。こ
の構造82は、プラズマが通過可能なフレアエッジを具備した中央の縦穴91を
有する。図11に示された例は、冷却流体とプラズマジーンガスの流入が、水と
ガスの流入に対してアノード1の導管130と127を介して生じるカートリッ
ジ100の実施例の変形の一つに対応する。これは、この例において、上方部8
2が水の流入86とガスの流入87を有するからである。一つ以上のOリングが
、保証されるべき気密性に対して、周知の方法で可能にする。水の流入86は、
アノード1の導管130と反対側に生じる。複数の導管130があるとき、水の
流入86を受けた放射状の溝88は、異なる導管に分配できるようにする。同様
に、ガスの流入に関しても、複数の導管127があるとき、示されていないガス
流入87を受ける縦溝は異なる導管127に分配できるようにする。
【0093】 この構造80の主な長所は、カートリッジ100の素早い交換のための収容能
力である。組立てに関して、カートリッジの上方部、つまり、アノード1に対応
する部分は、構造物80の上方部82に挿入される。放射部の位置付けを容易に
するために、水とガスの流入を可能とすることは、アノードの開口部128、1
31をいっぱいに満たし、設置する心棒は、上方部82とアノード1上に提供さ
れうる。それが所定の位置にあるとき、カートリッジ100は、アセンブラ5の
穴を通じ、上方部82の予め作られた穴にネジ締めされた、ネジ89を用いて、
上方部82上にてネジを回す。下方部81は、内空間83内にサポート2を挿入
することによって、所定の位置に置かれている。手段は、正しい放射部の位置を
容易にするためでも提供される。ネジ90は、下方部81をアセンブラに固定す
ることを可能とする。これらのネジは、アセンブラ5の穴を通し、下方部81の
予め作られた穴にネジで取付けられる。
【0094】 当該構造物80の一般的に好ましい実施例は、図12と13と共に与えられる
であろう。図13は、右手上端での部分的な断面図とカートリッジ100を具備
した組立て構造の前面図である。図12は、図13での面と垂直な面に沿った断
面図である。
【0095】 この実施例によれば、下方部81と上方部82の端面とカートリッジ100は
、箱型の金物片を用いて組立てられる。この箱型の金物片は、U型である。Uの
2つの平行なアーム部は、上方端面82に軸AA’と垂直なネジ96を用いて回
転して固定される。ブッシュと絶縁ワッシャーは、箱型の金物片と端面82との
間の電気的な接触を防ぐために、周知の方法にて提供される。下方端面81は、
中央部のくぼみ93を備えた下方面に取付られる。組立て位置において、箱型の
金物片92のUの水平部分で台に固定されたネジ94が、ネジ96を回転して金
属の箱92にて回転を止めて、縦軸方向に端面82と81の動きを止めている、
くぼみに圧力を及ぼす。端面81と金属の箱の電気絶縁が、絶縁ブッシュ95と
絶縁ワッシャーを用いて得られる。ブロッキング止めナット97が提供される。
金属の箱92の水平アームと端面81の下方面との間の距離は、端面81と82
の内空間83と85からカートリッジ100の脱着をさせるには十分である。
【0096】 当該作業は以下のようにする。
【0097】 カートリッジ100を分解するために、止めナット97は、閉められておらず
、カートリッジ100まで完全にネジ止めされていないネジ94は、端面81ま
たは82のうちの一つから抜き取ることができる。この位置において、端面82
は、まだ、金属の箱92と共に不可欠であり、端面81は、くぼみ93の中にま
だ入っているネジ94の所定の位置に収容する。この端面の位置において、カー
トリッジ100は、ネジ96によって形成された軸を回転して金属の箱92を僅
かに回転させることによって、他の端面から抜き取ることができる。この回転は
、カートリッジ100の取り外し口をはずす。再組立てに対しては、逆の作業が
行われる。
【0098】 この組立て方法は、それが、自動的に縦軸方向に組立て圧力を端面81、82
上およびカートリッジ上にて及ぼすことが可能であるので、機械的な視点から見
て好適である。横の歪の圧迫をかけている非対称圧力によるリスクはない。グロ
ーブボックスにて作業するとき、それも、カートリッジ100を特に好適である
、所定の位置に収容する必要がある端面81、82を用いず、1本のネジを用い
て組立ておよび分解できるので好適である。
【0099】 自然にカートリッジ100を構造物80に固定する他の機械的手段は、当事者
の理解範囲である。
【0100】 気密性は、シールおよびカートリッジ100が内空間83、85にはめ込まれ
ているという点によって提供される。
【0101】 水またはガスの流入および流出点に相当するカートリッジ100に関して述べ
られた変形と比較する必要のある構造物80の適合性は、当事者の範囲にあって
、本文にて解説されている。
【図の簡単な説明】
【図1】 図1は、本文にてすでに記載されたプラズマトーチの原理を示す
ものである。
【図2】 図2は、本発明による組立てカートリッジの縦の断面図を示すも
のである。
【図3】 図3は、カソードサポートと、このサポートとともに組立てられ
たアセンブラの下方部の縦の断面図を示すものである。
【図4】 図4は、図3に示されたサポートの上部から見た図を示すもので
ある。
【図5】 図5は、カソードセンタリング装置と、このセンタリング装置と
ともに組立てられたカソードの縦の断面図を示すものである。
【図6】 図6は、図5に示されたセンタリング装置およびカソードの上か
ら見た図を示すものである。
【図7】 図7は、図5に示されたセンタリング装置の変形とカソードの上
から見た図を示すものである。
【図8】 アノード、このアノード上で組立てられた挿入物およびこのアノ
ードとともに組立てられたアセンブラの上方部の縦の断面図を示すものである。
【図9】 図9は、図8に示されたアノードと挿入物の上から見た図を示す
ものである。
【図10】 図10は、アセンブラの縦の断面図を示すものである。
【図11】 図11は、図で示された前記カートリッジとともに組立てられ
た、本発明によるカートリッジの接続および収容構造物の縦の断面図を示すもの
である。
【図12】 図12は、図13での平面に垂直な平面に沿った縦の断面図で
ある。
【図13】 図13は、右上端に部分的な縦の断面図とともに、カートリッ
ジ100とともに組立てられた当該構造物80の正面から見た図である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年5月23日(2001.5.23)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0018】 日本特許出願 JP 04−249 096 は、アノードとカソードとの間 のアークを作り出す見込みを減少させるために、プラズマジーンガスが、渦を巻 いて流れるような管路に流れる、プラズマトーチを記述する。最後に、アノード とカソードとの間に置かれたパーツの中央装置10aが中央装置の頂上面から側 面へ通じる開口部106を有する。アノードと中央装置部10との間に位置した 別の導管102は、導管106から流れてきたガスをアノードの底部へ誘導する 導管107は、中央装置の外部を後者の中央空間105につなぐ。この特徴は 、プラズマジーンガスの渦流噴射を作り出すことを可能にしている点である。カ ソードは、さらに均一に摩耗する。 公文書 EP−0 002 623 Aは、カソード13がサポート23の上 に固定されて、軸方向にナットを回転することで可動性のあるトーチを記載して いる。カソード13とアノード14との間の機関炉の有用性を精巧に調節するこ とが可能である。 この明細書に記載された発明は、本質的に、所定の点で長すぎる固定したアー クによって電極の早期摩耗を防止するように、アノードとカソードとの間のアー クに一様の回転をもたらす手段に関連する。図1または11で示された例におい て、それは、トーチの軸方向と平行な磁界B(図4)を発生させる磁石19(図 1−11)である。 1つの相対的配置(図8)によれば、それは、流動調整室15にガス32’の 接線流入である。 相対的配置図(図11)に示された1つによれば、当該手段は、調整室15お よび当該ノズル38との間のガス通路上に配置されたらせん状のたれ蓋40を構 成している。 冷却は、導管20−21(図1、8、11)にて循環した水によって提供され る。 (図面の詳細な説明) 本発明によるトーチの目的は、トーチ自体の組立て、もう一方では、使い古し
たパーツの時折おこなう交換を可能な限り簡素化することである。特に、α放出
体によってひどく汚染された塩素処理された放射性産業廃棄物の熱分解のための
ガス炭燃焼原子炉でのガス加熱に適用するために開発されている。この反応炉は
、グローブボックスでの運転を目的としたものである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0023】 本発明は、請求項1に記載の特徴を有する、プラズマトーチのためのプラズマ を発生させるカートリッジに関するものである。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸AA’を中心として、アノード(1)の中央リング(12
    3)の内部に形成された中央空間(10)を有する環状アノード(1)、AA’
    を中心として、カソード(3)を収容したこの中央空間(10)、アノード(1
    )とカソード(3)との間に、アークを作り出す環状のスペースを提供するアノ
    ード(1)とカソード(3)、プラズマジーンガスの分配手段、カソード(3)
    とアノード(1)との間の環状のスペースで循環する分配ガス、特にアノード(
    1)の冷却流体用の導管を有するアノード(1)の冷却手段、注入口と排出口を
    具備した前記導管、組立て手段を具備したプラズマトーチにプラズマを発生させ
    るカートリッジ(100)であって、前記組立て手段が、電流入力からカソード
    (3)へトーチの操作に必要な電流をもたらす導電部を具備したカソードサポー
    ト(2)、カソード(3)の位置決定手段(2、23、4)、アセンブラ(5)
    のカソード(3)のサポート(2)、軸AA’と平行にすべて中央に位置した中
    空部(24、122)と突出部(51、56)を有するアセンブラ(5)と環状
    のアノード(1)、中空部(24、122)にピッタリはめ込まれた突出部(5
    1、56)を有することを特徴とするカートリッジ。
  2. 【請求項2】 一つ以上の環状リング(51、56)が一つ以上の環状の溝
    (24、122)に隙間なくはめ込まれているように、一つ以上の中空部(24
    、122)が、環状の溝(24、122)によって構成され、一つ以上の突出部
    (51、56)が、環状リング(51、56)、当該溝(24、122)の外径
    より大きい当該リング(51、56)の外径によって構成されることを特徴とす
    る請求項1に記載のカートリッジ。
  3. 【請求項3】 アセンブラ(5)の突出部(51)が、外径、内径および下
    方面を具備した、軸AA’の下方環状リング(51)によって構成され、カソー
    ド(3)のサポート(2)の中空部(24)は、軸AA’を中心とした環状の溝
    (24)によって構成されていること、当該溝(24)は、外径、内径および溝
    (24)の底面(27)を有すること、および、アセンブラ(5)の下方環状リ
    ング(51)の外径が、カソード(3)のサポート(2)の環状の溝(24)に
    隙間なくはめ込まれるように、アセンブラ(5)の下方環状リング(51)の外
    径は、カソード(3)のサポート(2)の環状の溝(24)の外径より僅かに大
    きいことを特徴とする請求項2に記載のカートリッジ。
  4. 【請求項4】 アセンブラ(5)の突出部(56)は、外径、内径および上
    方面を具備した、軸AA’の上方環状リング(56)によって構成されること、
    環状アノード(1)の中空部(122)は、軸AA’を中心とした環状の溝(1
    22)によって構成され、当該溝(122)は外径、内径および溝の底面(12
    4)を具備すること、および、アセンブラ(5)の上方環状リング(56)がア
    ノード(1)の環状リング(122)に隙間なくはめ込まれるように、アセンブ
    ラ(5)の上方環状リング(56)の外径は、アノード(1)の環状の溝(12
    2)の外径より僅かに大きいことを特徴とする請求項3に記載のカートリッジ(
    100)。
  5. 【請求項5】 アセンブラ(5)の第一番目の突出部(51)は、外径、内
    径および下方面(59)を具備した軸AA’の下方環状リング(51)によって
    構成されること、カソード(3)のサポート(2)の中空部(24)は、軸AA
    ’を中心とした環状の溝(24)によって構成され、当該溝(24)は、外径、
    内径および溝の底面(27)を具備していること、および、アセンブラ(5)の
    下方環状リング(51)は、カソード(3)のサポート(2)の環状の溝(24
    )に隙間なくはめ込まれるように、アセンブラ(5)の第一番目の環状リング(
    51)の外径は、カソード(3)のサポート(2)の環状の溝(24)の外径よ
    りわずかに大きいことを特徴づけられ、そして、アセンブラ(5)の第二番目の
    突出部(56)は、外径、内径および上方面(60)を具備した、軸AA’の上
    方環状リング(56)によって構成されること、環状アノード(1)の中空部(
    122)は、軸AA’を中心とした環状の溝(122)によって構成され、当該
    溝は、外径、内径および溝の底面(124)を具備すること、および、アセンブ
    ラ(5)の上方環状リング(56)は、アノード(1)の環状の溝(122)に
    隙間なくはめ込まれるように、アセンブラ(5)の第二番目の環状リング(56
    )の外径は、アノード(1)の環状の溝(122)の外径より僅かに大きいこと
    を特徴とする請求項2に記載のカートリッジ(100)。
  6. 【請求項6】 アセンブラ(5)は、下方および上方リング(51、56)
    をつなぐ中央の中空部(69)を有し、この中央部(69)が内径を有すること
    、第一番目の環状の体積(72)は、アセンブラ(5)とアノード(1)の中央
    リング(123)との間にて提供され、この体積(72)は、少なくとも二つの
    導管(130、28)、冷却流体流入管(13)および冷却流体流出管(28)
    を介してカートリッジ(100)の外部とつながっているように、アセンブラ(
    5)の上方リング(56)を収容したアノード(1)の溝(122)は、アノー
    ド(1)の中央空間部(10)を形成した、中央リング(123)のアノード(
    1)の周囲にあって、少なくともアセンブラ(5)の一部の内径は、アノード(
    1)の中央リング(123)の外径より大きいことを特徴とする請求項5に記載
    のカートリッジ(100)。
  7. 【請求項7】 第二番目の環状体積(71)は、この上方面(60)と溝底
    (124)との間にて、この体積(71)にて現れた外部とつながっている導管
    の一つ(130)を提供しているように、組立て位置で、アセンブラ(5)の上
    方リングの上方面(60)は、アノード(1)の溝底(124)に接していない
    ことを特徴とする請求項6に記載のカートリッジ(100)。
  8. 【請求項8】 第三番目の環状の体積(73)は、この下方面(59)と溝
    (24)の底(27)との間に、この体積(73)に現れた外部とつながってい
    る導管(28)の一つを提供しているように、組立て位置で、アセンブラ(5)
    の下方リング(51)の下方面(59)は、サポート(2)の溝(24)の底(
    27)と接していないことを特徴とする請求項6または7のうちの一つに記載の
    カートリッジ(100)。
  9. 【請求項9】 カートリッジ(100)が、カソード(3)を中心とした縦
    の空間を具備したセンタリング装置(4)、下方面(46)、外部側面(38、
    50)、内部側面(39)、アノード(1)の中央空間(10)内部に、はめ込
    まれたセンタリング装置(4)の上方面(48、49)の少なくとも一つの上方
    部(42)、センタリング装置(4)の上方部(42)の上方面(48、49)
    を具備した外部側面または下方面(50、46)をつなげる一つ以上の管路(4
    4、144、95、45、64、68、74)を有することを特徴とする請求項
    1ないし8のうち一つに記載のカートリッジ(100)。
  10. 【請求項10】 管路(44、144)は、センタリング装置(4)とカソ
    ード(3)との間で、センタリング装置(4)の内部側面(39)からの分離に
    よって形成されたセンタリング装置(4)の縦の環状の溝(45)でも、センタ
    リング装置(4)の上方面(49)上で形成された開き口95でも、センタリン
    グ装置(4)の外部側面(50)をつなげた導管(44、144)によって構成
    されることを特徴とする請求項9に記載のカートリッジ(100)。
  11. 【請求項11】 導管(44、144)の軸線は、センタリング装置(4)
    の軸面に含まれないことを特徴とする請求項10に記載のカートリッジ(100
    )。
  12. 【請求項12】 導管(44、144)はセンタリング装置(4)の外部側
    面(50)上に形成された放射状の溝(148)に現れた一端を有することを特
    徴とする請求項10または11のうち一つに記載のカートリッジ(100)。
  13. 【請求項13】 導管(44、144)がアノード(1)の内側の空間(1
    0)の放射状の内溝(135)に発生した一端を有することを特徴とする請求項
    10または11のうち一つに記載のカートリッジ(100)。
  14. 【請求項14】 アノード(1)は、アノード(1)の中央空間(10)を
    取り囲み、センタリング装置(4)の通路(44、144)の一端の反対に発生
    したアノード(1)の中央リング(123)を縦に通った一つ以上の導管(12
    7)と適合されることを特徴とする請求項9ないし13のうちの一つに記載のカ
    ートリッジ(100)。
  15. 【請求項15】 サポート(2)は、サポート(2)を通じ、センタリング
    装置(4)の通路(64、68、74)とつながっている一つ以上の導管(75
    )と適合されていることを特徴とする請求項9ないし13のうちの一つに記載の
    カートリッジ(100)。
  16. 【請求項16】 サポート(2)は、中央の内空間(23)と適合されてお
    り、この内空間は、カソード(3)の下方部を収容することを特徴とする請求項
    9ないし13のうち一つに記載のカートリッジ(100)。
  17. 【請求項17】 サポート(2)は、カソード(3)の下方部を収容した内
    空間(23)を回転して形成された中央リング(29)と適合されており、この
    リング(29)の上方部(30)は、センタリング装置(4)の下方部(46)
    と接触していることを特徴とする請求項16に記載のカートリッジ(100)。
  18. 【請求項18】 センタリング装置(4)は、下方面(46)と上方面(4
    7)を具備した下方肩部(41)と適合されており、この肩部の下方面(46)
    は、センタリング装置(4)の下方面(46)を構成し、この肩部(41)の上
    方面(47)は、アノード(1)の中央リング(123)の下方面(134)と
    接触していることを特徴とする請求項17に記載のカートリッジ(100)。
  19. 【請求項19】 プラズマトーチが、請求項1ないし18のうちの一つに記
    載のプラズマトーチ用のカートリッジ(100)を所定の位置に接続および収容
    している構造を有し、この構造は、カートリッジ(100)のアノード(1)を
    収容している内空間(83)を有した上方部(82)、アノード(1)の中央空
    間(10)の上方部(13)の直径より大きいか、少なくとも同等である直径の
    中央の縦穴(91)、および、カートリッジのサポート(2)を収用する内空間
    (83)を有した下方部(81)を具備し、カートリッジ(100)が、カート
    リッジ(100)の対応する導管(127、130、75)と反対側で、構造物
    (80)内にて組立てられるとき、当該構造物は、カートリッジ(100)に取
    付けて、冷却流体、プラズマジーンガス用の注入口を支える手段(89、90、
    92、96,97)、および、冷却流体を排出する手段(84)で、これらの手
    段は各パーツの位置付けを決定することを特徴とするプラズマトーチ。
  20. 【請求項20】 固定および収容(80)にて、カートリッジ(100)に
    取付ける手段は、カートリッジのアノード(1)を収用する内空間(85)を有
    した構造物(80)の上方部(82)に回転して固定された金属の箱(92)、
    カートリッジ(100)のサポート(2)を収用する内空間(83)を有した構
    造物(80)の下方部(81)の上にサポートの役を果たす金属の箱(92)に
    据えたネジ(94)を有することを特徴とする請求項19に記載のプラズマトー
    チ。
JP2000613232A 1999-04-14 2000-04-11 プラズマトーチカートリッジと取付け用プラズマトーチ Expired - Lifetime JP4925510B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9904647A FR2792493B1 (fr) 1999-04-14 1999-04-14 Cartouche pour torche a plasma et torche a plasma equipee
FR99/04647 1999-04-14
PCT/FR2000/000919 WO2000064224A1 (fr) 1999-04-14 2000-04-11 Cartouche pour torche a plasma et torche a plasma equipee

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002542602A true JP2002542602A (ja) 2002-12-10
JP4925510B2 JP4925510B2 (ja) 2012-04-25

Family

ID=9544368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000613232A Expired - Lifetime JP4925510B2 (ja) 1999-04-14 2000-04-11 プラズマトーチカートリッジと取付け用プラズマトーチ

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6525292B1 (ja)
EP (1) EP1169889B1 (ja)
JP (1) JP4925510B2 (ja)
KR (1) KR100791562B1 (ja)
CA (1) CA2370462C (ja)
FR (1) FR2792493B1 (ja)
WO (1) WO2000064224A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008071611A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Sekisui Chem Co Ltd プラズマ表面処理装置の電極構造

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10456855B2 (en) 2013-11-13 2019-10-29 Hypertherm, Inc. Consumable cartridge for a plasma arc cutting system
US11684995B2 (en) 2013-11-13 2023-06-27 Hypertherm, Inc. Cost effective cartridge for a plasma arc torch
US11432393B2 (en) 2013-11-13 2022-08-30 Hypertherm, Inc. Cost effective cartridge for a plasma arc torch
US11278983B2 (en) 2013-11-13 2022-03-22 Hypertherm, Inc. Consumable cartridge for a plasma arc cutting system
US9981335B2 (en) 2013-11-13 2018-05-29 Hypertherm, Inc. Consumable cartridge for a plasma arc cutting system
CA2948681A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 Pyrogenesis Canada Inc. Energy efficient high power plasma torch
EP3958654A1 (en) 2014-08-12 2022-02-23 Hypertherm, Inc. Cost effective cartridge for a plasma arc torch
US9588004B2 (en) * 2014-11-07 2017-03-07 Mks Instruments, Inc. Long lifetime cold cathode ionization vacuum gauge design
TWI739300B (zh) 2015-01-15 2021-09-11 美商Mks儀器公司 離子化計及其製造方法
RU2018107295A (ru) 2015-08-04 2019-09-05 Гипертерм, Инк. Картридж для плазменной горелки с жидкостным охлаждением
RU2626010C2 (ru) * 2015-09-11 2017-07-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") Способ получения электрического разряда (варианты)
US10413991B2 (en) 2015-12-29 2019-09-17 Hypertherm, Inc. Supplying pressurized gas to plasma arc torch consumables and related systems and methods
CA3121550A1 (en) * 2018-11-30 2020-06-04 Oerlikon Metco (Us) Inc. Electrode for a plasma gun

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4332209Y1 (ja) * 1965-02-26 1968-12-27
JPH01135174U (ja) * 1988-03-03 1989-09-14

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6327840B2 (ja) * 1977-12-20 1988-06-06 Ansonii Kotsuku Fuai Chan
FR2578137B1 (fr) * 1985-02-22 1987-03-27 Soudure Autogene Francaise Torche de soudage ou de coupage plasma munie d'une cartouche tuyere
JPS6221462A (ja) * 1985-07-18 1987-01-29 Haibetsuku:Kk X軸、y軸方向の連続加工装置
JPH01135174A (ja) * 1987-11-20 1989-05-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 留守番電話装置
US4973816A (en) * 1989-03-28 1990-11-27 Delaware Capital Formation, Inc. Plasma torch with safety switch
US5074802A (en) * 1989-09-12 1991-12-24 Hypertherm, Inc. Pneumatic-electric quick disconnect connector for a plasma arc torch
DE4034731A1 (de) * 1990-10-30 1992-05-07 Mannesmann Ag Plasmabrenner zum schmelzen und warmhalten von in gefaessen zu behandelnden materialien
JP2804378B2 (ja) * 1991-02-05 1998-09-24 日鐵溶接工業株式会社 プラズマト−チのセンタリングスト−ン
FR2674161B1 (fr) * 1991-03-22 1993-06-11 Soudure Autogene Francaise Pistolet de decoupage de tole.
US5444208A (en) * 1993-03-29 1995-08-22 Fmc Corporation Multiple source plasma generation and injection device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4332209Y1 (ja) * 1965-02-26 1968-12-27
JPH01135174U (ja) * 1988-03-03 1989-09-14

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008071611A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Sekisui Chem Co Ltd プラズマ表面処理装置の電極構造

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000064224A1 (fr) 2000-10-26
US6525292B1 (en) 2003-02-25
KR100791562B1 (ko) 2008-01-03
EP1169889B1 (fr) 2012-10-31
FR2792493A1 (fr) 2000-10-20
KR20020013848A (ko) 2002-02-21
JP4925510B2 (ja) 2012-04-25
FR2792493B1 (fr) 2001-05-25
EP1169889A1 (fr) 2002-01-09
CA2370462A1 (fr) 2000-10-26
CA2370462C (fr) 2010-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6515252B1 (en) Plasma torch cartridge and plasma torch equipped therewith
JP2002542602A (ja) プラズマトーチカートリッジと取付け用プラズマトーチ
EP2663168A2 (en) Plasma torch of non-transferred and hollow type
US4140892A (en) Plasma-arc spraying torch
JP4607852B2 (ja) プラズマアークトーチ、並びにプラズマアークトーチの組立及び分解方法
CN101541465B (zh) 具有优化水冷却的等离子弧切割焊炬部件
US20070021747A1 (en) Plasma-generating device, plasma surgical device and use of plasma surgical device
US20190306965A1 (en) High power dc non transferred steam plasma torch system
JPH10512708A (ja) プラズマアークトーチ装置のための心合せ装置及び方法
JP2009527882A (ja) トランスファ・アーク型プラズマトーチ
CN102438387B (zh) 气旋式低温等离子发生器
CN109618483B (zh) 一种多弧等离子体发生器
JPS61216760A (ja) プラズマ・アーク・トーチ
CA2260505C (en) Plasma producer with a holder
US3546522A (en) Induction plasma generator with gas sheath forming chamber
RU2254395C1 (ru) Электродуговой плазмотрон для обработки материалов
CN219960914U (zh) 一种等离子体发生器
EA001829B1 (ru) Плазменная горелка
CN214338187U (zh) 一种开设多电弧通道的等离子体炬
KR101031419B1 (ko) 아크 용접기의 다기능 어댑터 및 토치 체결 장치
RU2259262C1 (ru) Плазмотрон
RU2088391C1 (ru) Неплавящийся электрод для плазменно-дуговых процессов
CN114340127A (zh) 一种等离子发生器的阴极结构、电极机构和等离子发生器
CN116723623A (zh) 一种具有自组装分离式电极的等离子体炬
CN116557861A (zh) 一种燃气等离子体化学能核能复合燃烧炬

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070403

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091222

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20100317

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20100325

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110208

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110506

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110513

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110606

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110613

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110708

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110715

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110715

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120207

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150217

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4925510

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term