JP3006720B2 - アークの足を交替させる電磁コイルを有するプラズマトーチ - Google Patents
アークの足を交替させる電磁コイルを有するプラズマトーチInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プラズマが２個の電極間につくられる、
電気アークによりガスを加熱して得られるプラズマトー
チに関するものである。
電気アークによりガスを加熱して得られるプラズマトー
チに関するものである。
プラズマトーチの多くの具体例は既に存在している。
一般的に言って、例えば米国特許第3,301,995号の文
献で言及されているように、プラズマトーチが共軸の２
個の管状電極を含み、各電極はそれらを取巻く支持体の
中に配置されている。プラズマトーチは、また、２個の
電極間で電気アークのスタートをつくる手段と、電気ア
ークと同時に２個の電極間に例えば空気のようなプラズ
マジーンガスを導入するための手段とからなっている。
各電極支持体には、電極を冷却する手段もまた設けら
れ、支持体内に設けられた密閉された円筒状隔室によっ
て画定されており、円筒状隔壁がこの隔壁の一端におい
て互いに連絡し、冷却用流体を循環する２個の同心の環
状空間に密閉室を分割している。
献で言及されているように、プラズマトーチが共軸の２
個の管状電極を含み、各電極はそれらを取巻く支持体の
中に配置されている。プラズマトーチは、また、２個の
電極間で電気アークのスタートをつくる手段と、電気ア
ークと同時に２個の電極間に例えば空気のようなプラズ
マジーンガスを導入するための手段とからなっている。
各電極支持体には、電極を冷却する手段もまた設けら
れ、支持体内に設けられた密閉された円筒状隔室によっ
て画定されており、円筒状隔壁がこの隔壁の一端におい
て互いに連絡し、冷却用流体を循環する２個の同心の環
状空間に密閉室を分割している。
さらに、例えば米国特許第3,301,995号や欧州特許第0
032100号の文献に言及されているように、電極の早期摩
耗を避けるために、管状電極の内面の電気アークのキヤ
ッチングフィート（catching feet）を移動する手段が
設けられている。一般的に言って、この手段は一方の電
極支持体を取巻く少なくとも１個の電磁コイルによって
特定されている。かくして、励磁された電磁コイルによ
って発生する軸方向の磁場を調節することにより、電気
アークのキャッチングフィートは電極の内面の周りを移
動し、かくして、局部的なクレーターを避け、電極の早
期破壊を避けることができる。
032100号の文献に言及されているように、電極の早期摩
耗を避けるために、管状電極の内面の電気アークのキヤ
ッチングフィート（catching feet）を移動する手段が
設けられている。一般的に言って、この手段は一方の電
極支持体を取巻く少なくとも１個の電磁コイルによって
特定されている。かくして、励磁された電磁コイルによ
って発生する軸方向の磁場を調節することにより、電気
アークのキャッチングフィートは電極の内面の周りを移
動し、かくして、局部的なクレーターを避け、電極の早
期破壊を避けることができる。
しかしながら、電極移動装置の周りへのこのような電
磁コイルの固定はプラズマトーチの空間の顕著な増加を
要求し、ある適用の場合には、上述のように具備するプ
ラズマトーチは体積と形状の要求を満たすことができな
い。
磁コイルの固定はプラズマトーチの空間の顕著な増加を
要求し、ある適用の場合には、上述のように具備するプ
ラズマトーチは体積と形状の要求を満たすことができな
い。
電磁コイルによって課せられた外部空間の必要性を減
らすために、一つの解決方法は、米国特許第3,832,519
号の文献で言及されるように、各電極支持体に存在する
内部容積内にそれらを配置することからなっている。そ
れでも、必要な空間の増加は、支持体がより大きくな
り、さらに電磁コイルが複雑な内部冷却用回路と一緒に
設けられているので、それ程顕著ではない。
らすために、一つの解決方法は、米国特許第3,832,519
号の文献で言及されるように、各電極支持体に存在する
内部容積内にそれらを配置することからなっている。そ
れでも、必要な空間の増加は、支持体がより大きくな
り、さらに電磁コイルが複雑な内部冷却用回路と一緒に
設けられているので、それ程顕著ではない。
この発明の目的は、これらの欠陥を克服し、電気アー
クを移動するための手段の配置がプラズマトーチの体積
の増加をもたらさず、また付加的な技術上の複雑化を伴
わない電気アークのプラズマトーチを提供することであ
る。
クを移動するための手段の配置がプラズマトーチの体積
の増加をもたらさず、また付加的な技術上の複雑化を伴
わない電気アークのプラズマトーチを提供することであ
る。
上記目的を達成するために、この発明は、一方が他方
の延長線上にある共軸の２個の管状電極であって、各電
極が支持体内に配置されているものと、冷却用流体が流
されることによって前記電極を冷却するための手段であ
って、少なくとも１個の電極の冷却手段が、対応する支
持体内に設けられ、隔壁の一端で互いに連絡する２個の
環状空間に室を分割する円筒状隔壁によって分けられ、
かつその中を前記冷却用流体が循環する、密閉された円
筒状室を含むものと、２個の電極間に電気アークのスタ
ートをつくるための手段と、２個の電極間にプラズマジ
ーンガスを導入するための手段と、そして、前記電極の
内面上で電気アークのキヤッチングフィートを移動させ
るための電磁コイル手段とからなるプラズマトーチにお
いて、密閉された円筒状室が隔壁を有し、前記電極の冷
却用流体が電気的不導体であり、前記電磁コイルが前記
円筒状隔壁として作用することにおいて注目される。
の延長線上にある共軸の２個の管状電極であって、各電
極が支持体内に配置されているものと、冷却用流体が流
されることによって前記電極を冷却するための手段であ
って、少なくとも１個の電極の冷却手段が、対応する支
持体内に設けられ、隔壁の一端で互いに連絡する２個の
環状空間に室を分割する円筒状隔壁によって分けられ、
かつその中を前記冷却用流体が循環する、密閉された円
筒状室を含むものと、２個の電極間に電気アークのスタ
ートをつくるための手段と、２個の電極間にプラズマジ
ーンガスを導入するための手段と、そして、前記電極の
内面上で電気アークのキヤッチングフィートを移動させ
るための電磁コイル手段とからなるプラズマトーチにお
いて、密閉された円筒状室が隔壁を有し、前記電極の冷
却用流体が電気的不導体であり、前記電磁コイルが前記
円筒状隔壁として作用することにおいて注目される。
かくして、この発明の手段によって、従来電磁コイル
によって課された空間的要求は、電磁コイルが最初支持
体内に設けられていたものを冷却手段の円筒状隔壁に置
き、電極移動装置に一体化されるので、全体的に抑えら
れる。
によって課された空間的要求は、電磁コイルが最初支持
体内に設けられていたものを冷却手段の円筒状隔壁に置
き、電極移動装置に一体化されるので、全体的に抑えら
れる。
さらに、前記電磁コイルは、その間に電磁コイルが配
置されている２個の同心の環状空間を流体が流れること
によって効果的に冷却される。
置されている２個の同心の環状空間を流体が流れること
によって効果的に冷却される。
有利には、前記電磁コイルはおおよそ電極の全長にわ
たって延び、好ましくは上流電極（プラズマジーンガス
の循環に関し）を取巻く支持体に関連している。
たって延び、好ましくは上流電極（プラズマジーンガス
の循環に関し）を取巻く支持体に関連している。
好適な具体例において、前記電磁コイルは、切れ目の
ない螺旋を有する２個の同心巻線と、その螺旋を有する
２個の同心巻線の間に挿入される不導体材料からつくら
れたケーシングとによって特定されている。この不導体
ケーシングは、かくして冷却用液体が２個の環状空間を
流れることを可能とする密閉隔壁を構成している。
ない螺旋を有する２個の同心巻線と、その螺旋を有する
２個の同心巻線の間に挿入される不導体材料からつくら
れたケーシングとによって特定されている。この不導体
ケーシングは、かくして冷却用液体が２個の環状空間を
流れることを可能とする密閉隔壁を構成している。
他の特徴によれば、２個の螺旋巻線は連続した金属ワ
イヤからつくられることができる。この金属ワイヤは、
好ましくは長方形断面を有し、それによって、切れ目の
ない各螺旋巻線が平滑な表面を有する。
イヤからつくられることができる。この金属ワイヤは、
好ましくは長方形断面を有し、それによって、切れ目の
ない各螺旋巻線が平滑な表面を有する。
さらに、前記電磁コイルは、その一端を電力源ライン
に接続され、その他端を対応する支持体と一体のリング
に接続されている。電力源ラインは、好ましくは、電気
的に不導体である冷却用流体取入れ管の中を進んでい
る。
に接続され、その他端を対応する支持体と一体のリング
に接続されている。電力源ラインは、好ましくは、電気
的に不導体である冷却用流体取入れ管の中を進んでい
る。
以下、この発明の最適の実施例を図に示されるプラズ
マトーチについて説明する。図面における同一符号は同
種の要素を示すものである。
マトーチについて説明する。図面における同一符号は同
種の要素を示すものである。
第１図において、プラズマトーチ１は２個の円筒状支
持体３および４からなる本体２を含んでいる。上流電極
５すなわち陰極は支持体３の内側に収容されており、全
く同じ方法で下流電極６すなわち陽極も支持体４の内側
に収容されている。これらの電極５と６は一般的な管状
形を有し、共通軸心７を有し、この共通軸心７に沿って
互いに間隔を置いて配置され、既知の型の回路（図示し
ない）によって電力源に接続されている。
持体３および４からなる本体２を含んでいる。上流電極
５すなわち陰極は支持体３の内側に収容されており、全
く同じ方法で下流電極６すなわち陽極も支持体４の内側
に収容されている。これらの電極５と６は一般的な管状
形を有し、共通軸心７を有し、この共通軸心７に沿って
互いに間隔を置いて配置され、既知の型の回路（図示し
ない）によって電力源に接続されている。
プラズマトーチは、また、電極を冷却する手段8.1お
よび8.2を含み、それらは通常各支持体３および４内に
設けられている。なお、これらの手段については別に説
明される。
よび8.2を含み、それらは通常各支持体３および４内に
設けられている。なお、これらの手段については別に説
明される。
さらに、２個の電極５および６の間で電気アークをス
タートするために、例えば補助的な始動電極９が下流電
極６に電気的に関連づけられて支持体４に滑動するよう
に装架されている。この場合に、電気アークの短絡開始
は補助的始動電極９を上流電極５と接触状態に置くこと
によって行われる。第１図は、かくして、そのキャッチ
ングフィート（catching feet）10.1および10.2が電極
５と６のそれぞれの内面5Aおよび6Aに位置している電気
アークの発生を示している。
タートするために、例えば補助的な始動電極９が下流電
極６に電気的に関連づけられて支持体４に滑動するよう
に装架されている。この場合に、電気アークの短絡開始
は補助的始動電極９を上流電極５と接触状態に置くこと
によって行われる。第１図は、かくして、そのキャッチ
ングフィート（catching feet）10.1および10.2が電極
５と６のそれぞれの内面5Aおよび6Aに位置している電気
アークの発生を示している。
一旦、電気アーク10が現れると、例えば空気のような
プラズマジーンガスが電極５および６間の導入室11に導
入される。このことの実施のために、既知の供給回路
（図示しない）から得られたガスが本体２に設けられた
通路12に横断方向から入り、導入室11に開口するように
電極の対向端部を取巻いている円筒状部分14に設けられ
た横断方向の導入用穴13を横切り、下流の管状電極６か
ら高熱のプラズマとして放射される。
プラズマジーンガスが電極５および６間の導入室11に導
入される。このことの実施のために、既知の供給回路
（図示しない）から得られたガスが本体２に設けられた
通路12に横断方向から入り、導入室11に開口するように
電極の対向端部を取巻いている円筒状部分14に設けられ
た横断方向の導入用穴13を横切り、下流の管状電極６か
ら高熱のプラズマとして放射される。
電極５および６の早期摩耗を避けるために、プラズマ
トーチ１は管状電極５および６の内面の周りに発生した
電気アークのキャッチングフィートを移動させる手段を
含んでてる。これらの手段は上流電極５の支持体の具体
化と関連して少なくとも１個の電磁コイルによって画定
されている。
トーチ１は管状電極５および６の内面の周りに発生した
電気アークのキャッチングフィートを移動させる手段を
含んでてる。これらの手段は上流電極５の支持体の具体
化と関連して少なくとも１個の電磁コイルによって画定
されている。
この発明の具体例によれば、電磁コイル15は電極５の
冷却用回路8.1と一体化されている。第１図および第２
図において、冷却回路8.1が、支持体３と電磁コイル15
によって冷却用流体の循環する２個の環状空間16Aおよ
び16Bに分けられている電極５の外面5Bとの間に設けら
れている密閉された円筒状室16によって画定されている
ことが見られ、なお、環状空間は前記電磁コイル15の下
流端15Aにおいて互いに連通している。
冷却用回路8.1と一体化されている。第１図および第２
図において、冷却回路8.1が、支持体３と電磁コイル15
によって冷却用流体の循環する２個の環状空間16Aおよ
び16Bに分けられている電極５の外面5Bとの間に設けら
れている密閉された円筒状室16によって画定されている
ことが見られ、なお、環状空間は前記電磁コイル15の下
流端15Aにおいて互いに連通している。
電磁コイル15は、かくして環状空間16Aおよび16Bを分
けるための壁の一部を構成し、この配置は他のいかなる
付加的空間をもプラズマトーチに要求しないものであ
る。
けるための壁の一部を構成し、この配置は他のいかなる
付加的空間をもプラズマトーチに要求しないものであ
る。
冷却用流体は電気的不導体であり、脱イオン化された
水であるのがよい。既知の供給回路（図示されない）か
らのこの流体は、密閉された室16に開口する管17を経て
到達し、支持体３と電磁コイル15の間の環状空間16A内
を循環し、次に電磁コイル15と電極の外面5Bの間の環状
空間16B内を循環し、それから、前記供給回路の方向へ
電極５の後端5Dに設けられた通路5Cを経て出て行く。こ
の流体の循環は矢印Ｆによって示されている。かくし
て、電極５の周りに延びる電磁コイル15は冷却用流体に
よって最適に冷却されることが分かる。
水であるのがよい。既知の供給回路（図示されない）か
らのこの流体は、密閉された室16に開口する管17を経て
到達し、支持体３と電磁コイル15の間の環状空間16A内
を循環し、次に電磁コイル15と電極の外面5Bの間の環状
空間16B内を循環し、それから、前記供給回路の方向へ
電極５の後端5Dに設けられた通路5Cを経て出て行く。こ
の流体の循環は矢印Ｆによって示されている。かくし
て、電極５の周りに延びる電磁コイル15は冷却用流体に
よって最適に冷却されることが分かる。
第２図に示される好適な具体例において、電磁コイル
15は、例えば銅から作られた連続の金属ワイヤ17から得
られる切れ目のない螺旋の２個の同心巻線17Aおよび17B
によって特定されている。２個の螺旋巻線17Aと17Bとの
間には、不導体材料から作られたケーシング18が配置さ
れ、このケーシングが２個の環状空間16Aと16Bと分ける
密閉された壁を構成する。さらに、電磁コイル15の巻線
を形成する螺旋のワイヤは有利には固体の長方形の断面
を有することが観察される。
15は、例えば銅から作られた連続の金属ワイヤ17から得
られる切れ目のない螺旋の２個の同心巻線17Aおよび17B
によって特定されている。２個の螺旋巻線17Aと17Bとの
間には、不導体材料から作られたケーシング18が配置さ
れ、このケーシングが２個の環状空間16Aと16Bと分ける
密閉された壁を構成する。さらに、電磁コイル15の巻線
を形成する螺旋のワイヤは有利には固体の長方形の断面
を有することが観察される。
電磁コイル15は、その一端20が冷却用回路の断面に適
応する金属製リング21に固定され、支持体３と電極５の
後端5Dの間に挿入されるのに対し、金属材から離れたそ
の電磁コイルの他端22は電力源ライン23に接続されてい
る。有利には、この電力源ライン23は流体取入れ管17の
内側に進み、かくしてそれが有効に冷却される。
応する金属製リング21に固定され、支持体３と電極５の
後端5Dの間に挿入されるのに対し、金属材から離れたそ
の電磁コイルの他端22は電力源ライン23に接続されてい
る。有利には、この電力源ライン23は流体取入れ管17の
内側に進み、かくしてそれが有効に冷却される。
下流電極６の冷却回路8.2には管24を経て冷却用流体
が供給される。種々のプラズマジーンガスと冷却用流体
の供給は、電極と電磁コイルへの電力供給と同様に既知
の型のものであり、プラズマトーチに定められた規準に
したがうプラズマトーチの良好な作用を確実にする制御
システムに接続されている。
が供給される。種々のプラズマジーンガスと冷却用流体
の供給は、電極と電磁コイルへの電力供給と同様に既知
の型のものであり、プラズマトーチに定められた規準に
したがうプラズマトーチの良好な作用を確実にする制御
システムに接続されている。
第１図はこの発明の実施例を示すプラズマトーチの半分
を断面とした概略側面図、第２図は第１図のプラズマト
ーチの上流電極の支持体内に配置された電磁コイルの部
分の拡大断面図である。 １……プラズマトーチ、２……本体、3,4……円筒状支
持体、5,6……電極、5A,6A……内面、5B……外面、5C…
…通路、７……共通軸心、8.1,8.2……冷却手段、９…
…補助始動電極、10……電気アーク、10.1,10.2……キ
ャツチングフィート、11……導入室、12……通路、13…
…導入用穴、14……円筒状部分、15……電磁コイル、16
……円筒状室、16A,16B……環状空間、17……取入れ
管、17A,17B……同心巻線、18……ケーシング、20,22…
…端、21……リング、23……電力源ライン。
を断面とした概略側面図、第２図は第１図のプラズマト
ーチの上流電極の支持体内に配置された電磁コイルの部
分の拡大断面図である。 １……プラズマトーチ、２……本体、3,4……円筒状支
持体、5,6……電極、5A,6A……内面、5B……外面、5C…
…通路、７……共通軸心、8.1,8.2……冷却手段、９…
…補助始動電極、10……電気アーク、10.1,10.2……キ
ャツチングフィート、11……導入室、12……通路、13…
…導入用穴、14……円筒状部分、15……電磁コイル、16
……円筒状室、16A,16B……環状空間、17……取入れ
管、17A,17B……同心巻線、18……ケーシング、20,22…
…端、21……リング、23……電力源ライン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 セルジュ・ジョルジュ・ロジェ・ミュレ フランス国、33160 サン・メダール- アン‐ジャル、リュー・セルジュ・ノア イユ 23 (72)発明者 パトリック ローティシエ フランス国、33200 ボルドー、リュ ー・デ・アカシア 11 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 1/28,1/34 B23K 10/00
Claims (8)
- 【請求項１】一方が他方の延長線上にある共軸の２個の
管状電極であって、各電極が支持体内に配置されている
ものと、冷却用流体が流されることによって前記電極を
冷却するための手段であって、少なくとも一方の冷却手
段が対応する支持体内に設けられ、隔壁の一端で互いに
連絡する２個の環状空間に室を分割する円筒状隔壁によ
って分けられ、かつその中を前記冷却用流体が循環す
る、密閉された円筒状室を含むものと、２個の電極間に
電気アークのスタートをつくるための手段と、２個の電
極間にプラズマジーンガスを導入するための手段と、そ
して、前記電極の内面上で電気アークのキャッチングフ
ィートを移動させるための電磁コイル手段とからなるプ
ラズマトーチにおいて、密閉された円筒状室が隔壁を有
し、前記電極の冷却用流体が電気的不導体であり、前記
電磁コイルが前記円筒状隔壁の一部を構成しているとこ
ろのプラズマトーチ。 - 【請求項２】前記電磁コイルがプラズマジーンガスの循
環に関して上流電極を取巻く支持体と関連しているとこ
ろの請求項（１）記載のプラズマトーチ。 - 【請求項３】前記電磁コイルがほぼ電極の全長にわたっ
て延びているところの請求項（１）記載のプラズマトー
チ。 - 【請求項４】前記電磁コイルが切れ目のない螺旋を有す
る２個の同心巻線とその螺旋の２個の同心巻線の間に挿
入されている不導体材料からつくられたケーシングとに
よって特定されているところの請求項（１）記載のプラ
ズマトーチ。 - 【請求項５】螺旋の２個の巻線が連続した金属ワイヤか
らつくられているところの請求項（４）記載のプラズマ
トーチ。 - 【請求項６】電磁コイルを構成するワイヤが長方形断面
を有するところの請求項（５）記載のプラズマトーチ。 - 【請求項７】前記電磁コイルは、その一方端が電力源ラ
インに接続され、他方端が対応する支持体と一体のリン
グに接続されているところの請求項（１）記載のプラズ
マトーチ。 - 【請求項８】前記電力源ラインが不導体の冷却用流体取
入れ管内を通って進むところの請求項（７）記載のプラ
ズマトーチ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8914675 | 1989-11-08 | ||
| FR8914675A FR2654295B1 (fr) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | Torche a plasma pourvue d'une bobine electromagnetique de rotation de pieds d'arc. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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