JP2020534162A - プラズマトーチヘッド、レーザ切断ヘッドおよびプラズマレーザ切断ヘッド用のノズル、ノズルを備えたアセンブリ、プラズマトーチヘッドおよびプラズマトーチ、ノズルを備えたレーザ切断ヘッドならびにこのノズルを備えたプラズマレーザ切断ヘッド - Google Patents
プラズマトーチヘッド、レーザ切断ヘッドおよびプラズマレーザ切断ヘッド用のノズル、ノズルを備えたアセンブリ、プラズマトーチヘッドおよびプラズマトーチ、ノズルを備えたレーザ切断ヘッドならびにこのノズルを備えたプラズマレーザ切断ヘッド Download PDFInfo
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Abstract
Description
かつ/または
第2の区分A3が、円錐状、凸状または凹状に先細りするかまたは拡開する、
かつ/または
第3の区分A5が、円錐状、凸状または凹状に拡開する、
かつ/または
第4の区分A7が、円錐状、凸状または凹状に先細りするかまたは拡開する。
第2の区分A3が、連続的または非連続的に先細りするかまたは拡開する、かつ/または
第3の区分A5が、連続的または非連続的に拡開する、かつ/または
第4の区分A7が、連続的または非連続的に先細りするかまたは拡開する。
第2の区分A3が、段階的にかつ/または長手方向軸線Mに対して垂直方向に先細りするかまたは拡開する、かつ/または
第3の区分A5が、段階的にかつ/または長手方向軸線Mに対して垂直方向に拡開する、かつ/または
前記第4の区分A7が、段階的にかつ/または長手方向軸線Mに対して垂直方向に先細りするかまたは拡開する。
第1の区分A1および第2の区分A3、または
第2の区分A3および第3の区分A5、または
第3の区分A5および第4の区分A7、または
第1の区分A1、第2の区分A3および第3の区分A5、または
第2の区分A3、第3の区分A5および第4の区分A7、または
第1の区分A1、第2の区分A3、第3の区分A5および第4の区分A7が、
互いに直接に続いている。
L1≦2mm、L3≦3mm、L5≦2mmおよびL7≦3mm、好適には
L1≦1mm、L3≦1.5mm、L5≦1.5mmおよびL7≦2.5mm
が当てはまる。
[A10=3.141/4・D12]
により求められる。
[A30=3.141/4・D32]
により求められる。
[V10=3.141・L1/3・((D1/2)2+(D1/2・D2/2)+(D3/2)2]
により算出される。
[A10=3.141/4・D12]
により求められる。
[A30=3.141/4・D32]
により求められる。
2 ノズル
3 電極
4 プラズマガス;プロセスガスのガスガイド部
5 ノズルキャップ
6 ノズル保護キャップ
7 二次ガスのガスガイド部
8 トーチ本体
20 本体
21 内面
22 前端部
23 外面
24 ノズル開口
25 ノズルの内室
28 後端部
31 電極3の放射インサート
32 電極ホルダ
33 電極の前端部
34 電極の外面
41 プラズマガス用のガスガイド部4の開口
51 ノズル2とノズルキャップ5との間の室
55 ノズル保護キャップホルダ
61 ノズル保護キャップ6とノズルキャップ5とノズル2との間の内室
62 ノズル保護キャップの内面
64 ノズル保護キャップの開口
65 ノズル保護キャップの開口の本体エッジ
71 二次ガス用のガスガイド部7の開口
81 ノズルホルダ
201 ノズル開口24の前端部22におけるノズル開口の本体エッジ
203 区分A1から区分A3への移行部におけるノズル開口24の前端部22におけるノズル開口の本体エッジ
204 内面211と内面213との間の本体エッジ
205 内面220と内面224との間の本体エッジ
206 内面224と内面227との間の本体エッジ
211 第1の区分A1の内面
213 第1の区分A1の別の内面
220 第2の区分A3の内面
224 第3の区分A5の内面
227 第4の区分A7の内面
230 ノズルの前端部22における面
238 溝
240 円形リング
A1 第1の区分
A3 第2の区分
A5 第3の区分
A7 第4の区分
A10 D1での前端部22におけるノズル開口の面積
A20 D2での第1の区分におけるノズル開口の別の面積
A30 D3での第2の区分A3における最小のノズル開口の面積
A31 第2の区分におけるノズル開口の面積
A60 ノズルキャップの開口64の面積
A70 面積A60の平面上に接続ラインV1により投影される仮想の面積
A80 面積A60の平面上に接続ラインV2により投影される仮想の面積
D1 前端部における第1の区分A1のノズル開口の直径
D2 第1の区分A1におけるノズル開口の別の直径
D3 第2の区分におけるノズル開口の直径(γ=0°もしくは180°)
D31 第2の区分におけるノズル開口の別の直径(γ>0°〜8°)
D32 第2の区分におけるノズル開口の別の直径(γ<180°〜172°)
D6 ノズル保護キャップの開口64の直径
D7 区分A7における直径
D70 投影される仮想の面積A70の直径
D80 投影される仮想の面積A80の直径
L1 第1の区分A1の長さ
L3 第2の区分A3の長さ
L5 第3の区分A5の長さ
L7 第4の区分A7の長さ
L13 電極3の前端部33との間の間隔
L61 ノズル2の前端部22の外面と、ノズル保護キャップ6の内面62との間の間隔
L20 ノズルの全長
M 長手方向軸線
PG プラズマガスまたはプロセスガス
SG 二次ガス
T 接線
V1 本体エッジ201と203との間の仮想の接続ライン
V2 本体エッジ201と204との間の仮想の接続ライン
V3 本体エッジ203と205との間の仮想の接続ライン
V4 本体エッジ205と206との間の仮想の接続ライン
V10 ノズル開口24の第1の区分A1の容積
V30 ノズル開口24の第2の区分A3の容積
WR 冷却材戻し流
WV 冷却材送り流
α 長手方向軸線Mと仮想の接続ラインV2または第1の区分A1の内面211との間の角度
α1 長手方向軸線Mと、第1の区分A1の仮想の接続ラインV1の間の角度
α2 長手方向軸線Mと接線Tとの間の角度
β 長手方向軸線Mと、第1の区分A1の内面213との間の角度
γ 長手方向軸線Mと、第2の区分A3の内面220との間の角度
γ1 長手方向軸線Mと、第2の区分A3の仮想の接続ラインV3との間の角度
δ 長手方向軸線Mと、第3の区分A5の内面224との間の角度
δ1 長手方向軸線Mと、第3の区分A5の仮想の接続ラインV4との間の角度
ε 長手方向軸線Mと、第4の区分A7の内面227との間の角度
Claims (42)
- プラズマトーチヘッド、レーザ切断ヘッドまたはプラズマレーザ切断ヘッド用のノズル(2)であって、長手方向軸線Mを有する本体(20)と、前端部(22)と、後端部(28)と、前記前端部(22)に設けられたノズル開口(24)とを含み、前記前端部(22)の前記ノズル開口(24)が、前記前端部から見て、縦断面で少なくとも以下の区分、すなわち
−前記長手方向軸線Mに沿って延び、前記後端部(28)に向かう方向で先細りする第1の区分A1であって、内面(211)と、前記前端部(22)に設けられた本体エッジ(201)とを備えた第1の区分A1と、
−前記長手方向軸線Mに沿って延びる第2の区分A3であって、内面(220)と、前記第1の区分A1から前記第2の区分A3への移行部に設けられた本体エッジ(203)とを備えた第2の区分A3と
を含んでいて、
前記前端部(22)における前記ノズル開口(24)の前記本体エッジ(201)と、前記第1の区分A1から前記第2の区分A3への前記移行部に設けられた前記本体エッジ(203)との間の仮想の接続ラインV1と、前記長手方向軸線Mとが、15°〜40°の範囲、好適には20°〜38°の範囲、さらに好適には20°〜35°の範囲、最も好適には25°〜35°の範囲の角度α1を形成し、かつ/または前記第1の区分A1の前記内面(211)と、前記長手方向軸線Mとが、10°〜30°の範囲、好適には12°〜30°の範囲、さらに好適には14°〜25°の範囲、さらに好適には15°〜20°の範囲、最も好適には17°〜20°の範囲の角度αを形成し、かつ
前記第1の区分A1から前記第2の区分A3への前記移行部に設けられた前記本体エッジ(203)と前記第2の区分A3から第3の区分A5への移行部に設けられた本体エッジ(205)との間の仮想の接続ラインV3と、前記長手方向軸線Mとが、0°〜8°の範囲、好適には5°の角度γ1を形成して前記後端部(28)に向かう方向で拡開するか、または172°〜180°の範囲、好適には175°の角度γ1を形成して前記後端部(28)に向かう方向で先細りするか、または前記長手方向軸線Mに対して平行に延びる、または
前記第2の区分A3の前記内面(220)が、0°〜8°の範囲、好適には5°の角度γで前記後端部(28)に向かう方向で拡開するか、または172°〜180°の範囲、好適には175°の角度で前記後端部(28)の方向に向かう方向で先細りするか、または前記長手方向軸線Mに対して平行に延びる、
ノズル(2)。 - 前記第1の区分A1から前記第2の区分A3への前記移行部において、または該移行部の手前または直前に、前記長手方向軸線Mに対して45°〜120°の範囲、好適には60°〜110°の範囲、さらに好適には80°〜100°の範囲、さらに好適には85°〜95°の範囲の角度βで延び、最も好適には垂直方向に延びる、少なくとも1つの別の内面(213)が位置している、請求項1記載のノズル(2)。
- 前記前端部(22)から見て、前記第2の区分A3の背後に、前記長手方向軸線Mに沿って延び、前記後端部(28)に向かう方向で拡開する、内面(224)を備えた第3の区分A5が存在している、請求項1または2記載のノズル(2)。
- 前記第3の区分(A5)の前記内面(224)が、前記長手方向軸線Mに沿って前記後端部(28)に向かう方向で拡開する少なくとも1つの領域を有していて、該領域の内面と、前記長手方向軸線Mとが、30°〜90°の範囲、好適には40°〜75°の範囲の角度δを形成する、請求項3記載のノズル。
- 前記前端部(22)から見て、前記第3の区分A5の背後に、内面(227)を備えた第4の区分A7が存在していて、前記第2の区分A3から前記第3の区分A5への前記移行部に設けられた前記本体エッジ(205)と、前記第3の移行部A5から前記第4の区分A7への移行部に設けられた本体エッジ(206)との間の仮想の接続ラインV4と、前記長手方向軸線Mとが、30°〜90°の範囲、好適には40°〜75°の範囲の角度δ1を形成し、かつ/または前記第3の区分A5の前記内面(224)と、前記長手方向軸線Mとが、30°〜90°の範囲、好適には40°〜75°の範囲の角度δを形成する、請求項3記載のノズル。
- 前記前端部(22)から見て、前記第3の区分A5の背後に、内面(227)を備えた第4の区分A7が存在していて、該第4の区分A7の前記内面(227)が、前記長手方向軸線Mに対して0°〜10°の範囲、好適には5°の角度εで前記後端部(28)に向かう方向で拡開するか、または170°〜180°の範囲、好適には175°の角度で前記後端部(28)に向かう方向で先細りするか、または前記長手方向軸線Mに対して平行に延びる少なくとも1つの領域を有している、または
前記第4の区分A7の前記内面(227)が、前記長手方向軸線Mに対して、0°〜10°の範囲、好適には5°の角度εで前記後端部(28)に向かう方向で拡開するか、または170°〜180°の範囲、好適には175°の角度で前記後端部(28)に向かう方向で先細りするか、または前記長手方向軸線Mに対して平行に延びる、請求項3記載のノズル(2)。 - 前記第1の区分A1が、前記前端部(22)から見て、円錐状、凸状または凹状に先細りする、かつ/または
前記第2の区分A3が、円錐状、凸状または凹状に先細りするかまたは拡開する、かつ/または
前記第3の区分A5が、円錐状、凸状または凹状に拡開する、かつ/または
前記第4の区分A7が、円錐状、凸状または凹状に先細りするかまたは拡開する、
請求項1から6までのいずれか1項記載のノズル(2)。 - 前記第1の区分A1が、前記前端部(22)から見て、連続的または非連続的に先細りする、かつ/または
前記第2の区分A3が、連続的または非連続的に先細りするかまたは拡開する、かつ/または
前記第3の区分A5が、連続的または非連続的に拡開する、かつ/または
前記第4の区分A7が、連続的または非連続的に先細りするかまたは拡開する、
請求項1から6までのいずれか1項記載のノズル(2)。 - 前記第1の区分A1が、前記前端部(22)から見て、段階的に先細りする、かつ/または
前記第2の区分A3が、段階的にかつ/または前記長手方向軸線Mに対して垂直方向に先細りするかまたは拡開する、かつ/または
前記第3の区分A5が、段階的にかつ/または前記長手方向軸線Mに対して垂直方向に拡開する、かつ/または
前記第4の区分A7が、段階的にかつ/または前記長手方向軸線Mに対して垂直方向に先細りするかまたは拡開する、
請求項1から6までのいずれか1項記載のノズル(2)。 - 前記第1の区分A1および前記第2の区分A3、または
前記第2の区分A3および前記第3の区分A5、または
前記第3の区分A5および前記第4の区分A7、または
前記第1の区分A1、前記第2の区分A3および前記第3の区分A5、または
前記第2の区分A3、前記第3の区分A5および前記第4の区分A7、または
前記第1の区分A1、前記第2の区分A3、前記第3の区分A5および前記第4の区分A7が、互いに直接に続いている、請求項1から9までのいずれか1項記載のノズル(2)。 - 前記第1の区分A1の最大の横断面積A10、および/または前記ノズル開口(24)の、該ノズル開口(24)の前記前端部(22)に直接に位置する最大の横断面積A10が、前記第2の区分A3の最小の横断面積A30,A31および/または前記ノズル開口(24)の最小の横断面積A30,A31よりも最小で1.7倍、好適には2.1倍大きく、かつ/または最大で4.0倍、好適には3.7倍大きい、請求項1から10までのいずれか1項記載のノズル(2)。
- 前記第1の区分A1の最大の直径D1、および/または前記ノズル開口(24)の、該ノズル開口(24)の前記前端部に直接に位置する最大の直径D1が、前記第2の区分A3の最小の直径D3および/または前記ノズル開口(24)の最小の直径D3よりも最小で1.3倍、好適には1.45倍大きく、かつ/または最大で2.1倍、好適には1.9倍大きい、請求項1から11までのいずれか1項記載のノズル(2)。
- 前記第1の区分A1の最大の直径D1、および/または前記ノズル開口(24)の、該ノズル開口(24)の前記前端部(22)に直接に位置する最大の直径D1が、前記第2の区分A3の最小の直径D3および/または前記ノズル開口(24)の最小の直径D3よりも最小で0.5mm、好適には0.6mm大きく、かつ/または最大で1.2mm、好適には1.0mm大きい、請求項1から12までのいずれか1項記載のノズル(2)。
- 前記第1の区分A1の、前記長手方向軸線Mに沿って延びる長さL1と、前記第2の区分A3の、前記長手方向軸線Mに沿って延びる長さL3との商L1/L3が、0.5〜1.2、好適には0.65〜1である、請求項1から13までのいずれか1項記載のノズル(2)。
- 前記第3の区分A5の、前記長手方向軸線Mに沿って延びる長さL5と、前記第1の区分A1の、前記長手方向軸線Mに沿って延びる長さL1との商L5/L1が、1.5以下であり、好適には1.25以下である、請求項1から14までのいずれか1項記載のノズル(2)。
- 前記第3の区分A5の、前記長手方向軸線Mに沿って延びる長さL5と、前記第2の区分A3の、前記長手方向軸線Mに沿って延びる長さL3との商L5/L3が、1.25以下であり、好適には1以下である、請求項1から15までのいずれか1項記載のノズル(2)。
- 前記第1の区分の長さ、前記第2の区分の長さ、前記第3の区分の長さおよび前記第4の区分の長さに対して、
L1≦2mm、L3≦3mm、L5≦2mmおよびL7≦3mm、好適には
L1≦1mm、L3≦1.5mm、L5≦1.5mmおよびL7≦2.5mm
が当てはまる、請求項1から16までのいずれ1項記載のノズル(2)。 - 前記第2の区分A3の、前記長手方向軸線Mに沿って延びる長さL3と、前記第2の区分A3の直径D3との商L3/D3が、0.6〜1.7、好適には0.65〜1.55である、請求項1から17までのいずれか1項記載のノズル(2)。
- 前記第4の区分A7の最大の直径D7が、前記第1の区分A1の最大の直径D1および/または前記ノズル開口(24)の、該ノズル開口(24)の前記前端部(22)に直接に位置する最大の直径D1と、最小で同一の大きさであり、かつ最大で前記直径D1の2倍の大きさである、請求項1から18までのいずれか1項記載のノズル(2)。
- 前記第1の区分A1の前記内面(211および/または211および213)により形成される容積V10が、前記第2の区分A3の前記内面(220)により形成される容積V30よりも大きく、好適には最小で1.3倍大きく、かつ/または最大で2.5倍大きく、さらに好適には最大で2.2倍大きい、請求項1から19までのいずれか1項記載のノズル(2)。
- 前記第1の区分A1から前記第2の区分A3への前記移行部において、前記第2の区分A3の直径D3が、前記第1の区分A1の直径D2および/または最小の直径D2よりも最小で0.2mm小さく、かつ/または最大で0.6mm小さい、請求項1から20までのいずれか1項記載のノズル(2)。
- 請求項1から21までのいずれか1項記載のノズル(2)と、ノズル保護キャップ(6)とから成るアセンブリであって、前記ノズル(2)と前記ノズル保護キャップ(6)とが、少なくとも前端部(22)およびノズル開口(24)の領域において互いに離間して配置されており、前記ノズル保護キャップ(6)が、前記ノズル開口(24)に長手方向軸線M上で整合する開口(64)を有している、アセンブリ。
- 前記ノズル(2)の外面(23)と、前記ノズル保護キャップ(6)の内面(62)との間に、ノズルキャップ(5)が配置されている、請求項22記載のアセンブリ。
- 前記ノズル保護キャップ(6)の開口(64)が、前記ノズル(2)の横断面積A10よりも大きな横断面積A60、好適には前記ノズル(2)の、前記ノズル保護キャップ(6)に向かって延長された仮想の接続ラインV1により投影される仮想の面積A70と同一の大きさであるかまたは該仮想の面積A70よりも大きな横断面積A60を有しているか、または前記ノズル(2)の直径D1よりも大きな直径D6、好適には前記ノズル(2)の、前記ノズル保護キャップ(6)に向かって延長された仮想の接続ラインV1により投影される仮想の面積A70の直径D70と同一の大きさであるかまたは該直径D70よりも大きな直径D6を有している、かつ/または前記ノズル保護キャップ(6)の前記開口(64)が、前記ノズル(2)の横断面積A10よりも大きな横断面積A60、好適には前記ノズル(2)の、前記ノズル保護キャップ(6)に向かって延長された仮想の接続ラインV2により投影される仮想の面積A80と同一の大きさであるかまたは該面積A80よりも大きな横断面積A60を有しているか、または前記ノズル(2)の直径D1よりも大きな直径D6、好適には前記ノズル(2)の、前記ノズル保護キャップ(6)に向かって延長された仮想の接続ラインV2により投影される仮想の面積A80の直径D80と同一の大きさであるかまたは該直径D80よりも大きな直径D6を有している、請求項22または23記載のアセンブリ。
- 前記ノズル(2)の前記第1の区分A1の長さL1および/または前記第2の区分A3の長さL3および/または長さL1と長さL3との合計が、前記ノズル(2)の前記前端部(22)の外面(230)と、前記ノズル保護キャップ(6)の前記内面(62)との間の最短の間隔L61の長さよりも大きい、請求項22から24までのいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記ノズル(2)または前記ノズルキャップ(5)が、前記ノズル保護キャップ(6)から、前記開口(71)を含むガスガイド部(7)によって互いに電気絶縁されて配置されている、請求項22から25までのいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記ガスガイド部(7)の前記開口(71)が、前記長手方向軸線Mに対して半径方向に、または前記長手方向軸線Mの半径方向線に対してずらされてまたは傾斜して、または前記長手方向軸線Mに対して平行に、または前記長手方向軸線Mに対して傾斜して配置されている、請求項26記載のアセンブリ。
- 前記長手方向軸線Mに沿って互いに離間して配置されている、請求項1から21までのいずれか1項記載のノズル(2)と、電極(3)とから成る、アセンブリ。
- 電極(3)を含み、該電極(3)が、電極ホルダ(32)と、該電極(3)の前端部(33)に設けられた放射インサート(31)とを含み、該放射インサート(31)が、前記長手方向軸線Mに沿って前記ノズル開口(24)に整合して延びていて、前記電極(3)の前記前端部(33)が、前記ノズル(2)の内室(25)内に配置されていて、前記電極(3)の前記前端部(33)の外面(34)と、前記ノズル開口(24)の前記区分A3との間の間隔L13が、前記第1の区分A1の長さL1および/または前記第2の区分A3の長さL3および/または前記ノズル(2)の前記第1の区分A1の長さL1と前記第2の区分A3の長さL3との合計よりも最小で1.5倍大きい、請求項28記載のアセンブリ。
- 前記ノズル(2)と前記電極(3)とが、前記開口(41)を含むガスガイド部(4)により互いに電気的に絶縁されて離間して配置されている、請求項28または29記載のアセンブリ。
- 前記ガスガイド部(4)が、開口(41)を含んでいる、請求項28から30までのいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記開口(41)が、前記長手方向軸線Mに対して半径方向に、または前記長手方向軸線Mの半径方向線に対してずらされてまたは傾斜して、または前記長手方向軸線Mに対して平行に、または前記長手方向軸線Mに対して傾斜して配置されている、請求項31記載のアセンブリ。
- 前記電極が、電極ホルダ(32)と、放射インサート(31)とを含んでいて、該放射インサート(31)が、前記電極(3)の前記前端部(33)において前記電極ホルダ(32)から突出していない、請求項28から32までのいずれか1項記載のアセンブリ。
- 請求項1から21までのいずれか1項記載のノズル(2)および/または請求項22から33までのいずれか1項記載のアセンブリを含む、プラズマトーチヘッド、レーザ切断ヘッドまたはプラズマレーザ切断ヘッド。
- 請求項34記載のプラズマトーチヘッドを含む、プラズマトーチ。
- プラズマアークトーチ、プラズマ切断トーチまたはプラズマアーク切断トーチである、請求項35記載のプラズマトーチ。
- 請求項1から21までのいずれか1項記載のノズル(2)および/または請求項22から27までのいずれか1項記載のアセンブリを含む、レーザ切断ヘッド。
- 請求項1から21までのいずれか1項記載のノズル(2)および/または請求項22から33までのいずれか1項記載のアセンブリを含む、プラズマレーザ切断ヘッド。
- 請求項35または36記載のプラズマトーチを使用する、プラズマ切断法。
- 請求項37記載のレーザ切断ヘッドを使用する、レーザ切断法。
- 請求項38記載のプラズマレーザ切断ヘッドを使用する、プラズマレーザ切断法。
- 酸化性ガス、非酸化性ガスおよび/または還元ガスまたはガス混合物をプラズマガスおよび/またはプロセスガスおよび/または二次ガスとして使用する、請求項39から41までのいずれか1項記載の方法。
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