JP3711344B2 - フラッシュバック制限用の取付具 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切断トーチに関し、特に、フラッシュバックアレスターを備えた切断トーチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
酸素燃料切断トーチは、切断のためにノズルから燃料ガスと酸素とを噴出させている。切断トーチの典型的なものは、別個の燃料ガス源及び酸素源に接続される制御部と、酸素及び燃料ガスを制御体からヘッドに供給するための管と、このヘッドに装着された切断火口とを含んでいる。切断火口は、ヘッドから燃料ガス及び酸素を受けて、それらのガスをノズルから噴出させている。具体的には、ヘッドは、ヘッド凹部(キャビティ)の周りに延在して同ヘッド凹部を画成する内部表面と、同ヘッド凹部に酸素を供給するため同ヘッド凹部に開口する酸素ポートと、同ヘッド凹部に燃料ガスを供給するため同ヘッド凹部に開口する燃料ガスポートとを含んでいる。切断火口は、これらのガスをヘッドからノズルに案内するために多数の通路を含んでいる。
【0003】
従来の切断トーチは、先ずノズルから噴出されたガスで予熱火炎を発生させ、この予熱火炎を使用して金属素材もしくはワークピースを加熱している。予熱火炎が金属ワークピースを十分に加熱した後、高速切断酸素流が作動してノズルを通り配送される。この高速切断酸素流は、酸化によりワークピースの溶融材料を物理的に除去して、ワークピースを切断するものである。典型的には、多数のバルブ及び関連要素が制御体内のようなノズルの上流に設けられており、切断トーチの作動を制御している。
【0004】
フラッシュバックは、切断トーチの作動に用いられたガスの爆発混合物の逆流及び点火(ignition)により切断トーチ中に生ずる反応である。フラッシュバックは、一般的に、切断トーチのノズルで始まり、この点における障害、オペレータのエラー、不適切なガス圧力及び/又は設備の欠陥によりしばしば生ずる。フラッシュバックが速くかつ爆発性であるため、フラッシュバックは、ガストーチのオペレータに対して重い安全障害を提起すると共に、ガストーチとその関連設備を損傷させることが可能となる。従って、米国特許第5,407,348号及び第5,470,227号の各明細書に開示されているように、焼結材料から構成されたフラッシュバックアレスターがトーチ内へのガスの進入ポイントで使用されるのは普通である。これは、フラッシュバックがトーチを上流側から移動して、ガスをトーチに供給するガスホース、レギュレータ及びシリンダに入るのを停止するのに対して、トーチ自体の内部におけるフラッシュバックの影響を排除するものではないという欠点があり、これはトーチが損傷を受けるか、或いはオペレータがトーチ内部のフラッシュバックによって負傷する可能性があることを意味している。
【0005】
また、米国特許第1,176,017号及び第1,290,422号の各明細書にそれぞれ開示されているように、パッキング材料をトーチのヘッド内に設けたり、或いはフラッシュバックを阻止もしくは抑えるためにヘッドの直ぐ上流にある管内にパッキング材料を設けたりすることも既知である。このパッキング材料が、フラッシュバックによるカーボン付着物で詰まることにより、損傷を受けるようになることも知られている。そのため、パッキング材料は定期的に交換しなければならない。不都合なことに、切断トーチにおけるパッキング材料の除去及び交換は大きな労働力を必要とする。それに加えて、著しく安全上の重要なことであるが、パッキング材料が適切に詰め込まれていないと、パッキング材料の企図した機能を遂行することができず、これはトーチの損傷、或いはオペレータの負傷になり得る。
【0006】
米国特許第1,439,861号、第3,746,500号、第4,431,167号及び第5,688,469号の各明細書に開示されているように、いくつかのガス搬送通路を機械加工して、フラッシュバックを制限すべく企図された急激な方向変化をもつような形状及び大きさの切断火口もしくは切断火口アダプタにすることも既知である。しかし、同じ切断火口の大きさには制約があるので、通路を機械加工することにより効率的に設けることができる方向変化の数も非常に限定されることが知られている。この限定のため、少なくともある状況においては、制限するフラッシュバックに関するアダプタ及び切断火口の形式の有効性が不都合に制限されることになりうる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従って、フラッシュバックを切断トーチのヘッド内に限定するため、該ヘッドの直ぐ近くにあるフラッシュバックアレスターの必要性が当該技術に存在しており、当該フラッシュバックアレスターの機能性を十分に確保するような方法で容易に使用できると共に交換できるようにしている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の一局面によると、ヘッドに装着する切断火口もしくはアダプタの形態であることが好ましい取付具により、フラッシュバックの保護が切断トーチのヘッド近くで行われている。この一局面において、取付具は、本体部と、該本体部に支持されていると共に、該本体部とは別個の構成要素である多孔構造体とを含んでいる。当該多孔構造体は、同多孔構造体中に延在する多数の回旋状通路を有しており、好ましくはフラッシュバック源近くでどんなフラッシュバックも安全に消滅させることにより、フラッシュバックを制限している。更に、この一局面によると、取付具は、最適の機能性をおそらく保証する方法で容易に使用され、交換することができる。各取付具について、多孔構造体は、取付具の多孔構造体の交換よりも、むしろ使用済みの取付具の廃棄を促すような方法で、本体部により支持されるのが好ましく、これは、最終ユーザーが不適切に多孔構造体を装着するのを禁止することにより、切断トーチの安全な作動を促進している。或いは、多孔構造体は、取付具から容易に取り外し、交換することができるようになっている。
【0009】
本発明の一実施例の局面によると、取付具の本体部の一端は、取付具をヘッドに装着するときにヘッドの凹部内に挿入されると共に、本体部をヘッドから取り外すときに凹部から取り出されるようになっており、本体部は、該本体部がヘッドに装着されている間に酸素ポートから酸素を受けるため該酸素ポートと連通するようになっている少なくとも1つの酸素通路を画成しており、かつ取付具は、本体部がヘッドに装着されている間に燃料ポートから燃料を受けるため該燃料ポートと連通するようになっている少なくとも1つの燃料通路を画成しており、多孔構造体は、本体部がヘッドに装着されている間に該多孔構造体がヘッドの燃料ポートにフラッシュバックが進入するのを制限するように、本体部と連係している。さらに、多孔構造体は、本体部がヘッドに装着されるべくヘッドから完全に離れている状態から移動するとき、かつ本体部がヘッドから完全に離れるべくヘッドに装着されている状態から移動するときに、本体部と一緒に移動するように、本体部によって支持されている。その結果、取付具は、多孔構造体が不適切に装着され、それにより企図した機能を奏し得なくなるリスクを最小にして、容易に先ず装着し交換することができる。多孔構造体は、燃料通路を通るフラッシュバックを制限するために燃料通路内に配置するのが好ましい。
【0010】
別の局面によると、本体部の第1部分はその第2部分に装着されており、これら部分の表面は一緒になって、多孔構造体を収容するチャンバを画成している。これは、取付具を耐不正変更性(tamper resistant)にしようとする点で有利であり、取付具が使い捨てであるという側面を向上させている。即ち、この側面によると、多孔構造体が不適切に装着されるリスクを最小にするように取付具が構成されていることに加えて、多孔構造体が詰まったとしてもそれを交換するためにユーザーが取付具を分解もしくは解体する可能性に好ましくは気付かないようにしている。これは、ユーザーが交換用多孔構造体を取付具内に不適切に装着してしまう可能性を最小にする点で有利である。或いは、多孔構造体は、取付具から容易に取り外し交換することができるようになっている。
【0011】
別の局面によると、本体部の外側部分は上流側燃料通路を含み、本体部の内側部分は下流側燃料通路を含んでいる。この局面によると更に、本体部の内側部分は孔部を含み、本体部の外側部分は酸素通路を含んでおり、この酸素通路は孔部を通って延びている。好ましくは、燃料ガス通路は、酸素通路から半径方向に離れて同酸素通路を囲んで配置されている。
【0012】
別の局面によると、取付具は切断火口である。対照的に、本発明のもう1つの局面によると、取付具は、切断火口が装着されたアダプタである。この局面によると、多数の環状チャンバが設けられており、該環状チャンバは、燃料ガス通路に開口すると共に、酸素通路から隔てられて同酸素通路の周りに延びている。
【0013】
本発明の別の実施例の一局面によると、取付具は、本体部のねじ部をヘッドのねじ部に係合させ、本体部を第1の方向に複数回にわたりヘッドに対して回転させることにより、ヘッドに装着されるようになっている。従って、本体部は、第1の方向とは反対の第2の方向に複数回にわたりヘッド及び本体部間に相対回転を生じさせることにより、ヘッドから取り外すことができるようになる。多孔構造体は、フラッシュバックがヘッドの燃料ポートに進入するのを制限するために本体部に装着されている。その結果、多孔構造体が本体部と一緒に装着及び交換可能に本体部に取り付けられていることから、取付具は、多孔構造体が不適切に装着され、それにより企図した機能を奏し得なくなるリスクを最小にして、容易に先ず装着し交換することができる。或いは、取付具は、ねじ部以外の手段で本体部に装着することができる。
【0014】
別の局面によると、取付具はアダプタであり、切断火口はこのアダプタを介してヘッドに取り付けられている。好ましくは、多孔構造体は環状であり、従って、切断火口の通って延びる孔部を画成している。
【0015】
別の局面によると、取付具は、本体部の軸線に対して半径方向に延びる軸線を有するポートを含んでいる。本体部は、好適には、多孔構造体の近くにあって、該多孔構造体を少なくとも部分的に囲むチャンネルを含んでおり、当該チャンネルは、燃料がポートと多孔構造体の回旋状通路との間を通過するようにするためのものである。
【0016】
別の局面によると、多孔構造体は本体部に圧力嵌めされ、かつこの同じ局面又は別の局面によると、多孔構造体は、同多孔構造体及び本体部を貫通するピン状のシャフトのような少なくとも1つの締結装置によって本体部に固定されている。これは、取付具を耐不正変更性にすると共に、使い捨てできるようにする点で有利である。即ち、多孔構造体は、同多孔構造体が詰まったとしてもそれを交換するためにユーザーが取付具を分解もしくは解体するのが難しいか、少なくとも不都合となるように、本体部にしっかり装着するのが好ましい。これは、ユーザーが交換用多孔構造体を取付具内に不適切に装着してしまう可能性を最小にする点で有利である。或いは、多孔構造体は、取付具から容易に取り外し、交換することができるようになっている。
【0017】
従って、本発明の局面では、例えば使い捨てとするようなことによって実質的に誰にも失敗のない簡単な取付具の使用を通じて、フラッシュバックをその発生源の近くで抑止することにより、切断トーチの安全な使用を促進している。
【0018】
本発明を概括的な言い方で説明してきたが、次に、必ずしも一律の縮尺にとらわれずに描かれている添付図面を参照して説明する。なお、添付図面の大部分は少なくとも部分的に概略的に描かれている。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施例が示されている添付図面を参照して、本発明についてもっと十分に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施されても良いので、ここで説明した実施例に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施例は開示が一貫して完全であるように提供されており、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるであろう。同一番号は、図面全体にわたり同一要素を引用している。
【0020】
図1を参照すると、切断火口20の形態の取付具は、本発明の実施例1に従って、通常の酸素燃料切断トーチのヘッド22から分離した状態で示されている。簡単に説明すると、切断火口20は、互いに装着し合うと共に一緒になってノズル28を提供する同軸の内側部分24及び外側部分26を含んでおり、該ノズル28は、酸素及び燃料ガスを噴出するため切断火口の下端部に配置されている。本発明の代替実施例によると、内側部分24及び外側部分26の両方を含むというよりもむしろ、これら2つの部分を結合して1つの部材となっている。切断火口20内には内部多孔構造体30が設けられており、これにより切断火口を通るフラッシュバックを制限もしくは禁止している。この多孔構造体30は、図1では視野から隠れており、従って、破線で描かれている。切断火口20は、以下に詳細に述べるように、雄ねじ付きナット32により通常の方法でヘッド22に取外し自在に装着されている。
【0021】
ヘッド22は、同ヘッドの下端のところで開口する複合凹部34を画成するために軸線周りに延びる内部表面を含んでいる。ヘッド22の内部表面は、複合凹部34と同軸であると共に、同複合凹部34の軸線に対して傾斜角を形成する環状の上側及び下側座面(即ち、上側及び下側着座部36,38)を含んでいる。ヘッド22の内部表面は更に、複合凹部34と同軸の雌ねじ部40を画成している。また、ヘッド22は、複合凹部34に開口して酸素供給源からガス状の酸素を受けるための酸素ポート42を含んでいる。同様に、ヘッド22は、複合凹部34に開口して燃料供給源から燃料ガスを受けるための燃料ポート44を含んでいる。本発明の実施例1によると、燃料ガスは、アセチレン等のような酸素とガス状燃料との「予混合」の混合物を含んでいる。しかし、本発明は、以下に詳細に述べるように、「後混合」の切断トーチにも適用可能である。
【0022】
図1に示した「酸素供給源」及び「燃料供給源」は、ヘッド22の上流側にある通常のガス供給源や通常の切断トーチ構成要素を表している。1つの特定例において、図1に示した「酸素供給源」及び「燃料供給源」は、別々の燃料ガス及び酸素供給源に接続される1つの制御体と、酸素及び燃料ガスをこの制御体からヘッドに供給するための管とを表しており、同制御体は切断トーチの作動を制御するためのバルブと関連構成要素とを含んでいる。
【0023】
切断火口20をヘッド22に装着するには、切断火口の上端部を複合凹部34に挿入した後、ナット32の雄ねじ部46を同ヘッドの雌ねじ部40に係合させる。そしてナット32を回すと、同ナットの環状上縁部が切断火口20の下部フランジ48の下側表面に係合するから、切断火口を複合凹部34内に押し込む。複合凹部34内への切断火口20の移動は、切断火口が複合凹部と同軸になってヘッド22の着座部36,38に完全に着座するときに停止する。具体的には、切断火口20は、同切断火口の軸線周りに、かつ当該軸線に対して傾いた角度で同軸状に延びる環状の上側及び下側座面(即ち、上側及び下側着座部50,52)を含んでおり、切断火口の上側及び下側着座部50,52は、切断火口がヘッドに装着されている間、ヘッド22の着座部36,38にそれぞれ同軸状にかつしっかりと係合することになる。
【0024】
本発明の実施例1によると、上側着座部36,50が互いにしっかりと係合している間、複合凹部34の上側領域内に酸素チャンバが形成されていることになる。この酸素チャンバは、酸素ポート42に対して開口しているが、燃料ポート44に対しては閉じており、切断火口20の上側フランジ54は酸素チャンバ内に位置決めされている。それと同時に、下側着座部38,52が互いにしっかりと係合しているので、上側着座部36,50及び下側着座部38,52間の軸方向スペースにおける複合凹部34内に燃料チャンバが形成されている。この燃料チャンバは、燃料ポート44に対して開口していると共に、酸素ポート42に対して閉じており、切断火口20の上側肩部56は燃料チャンバ内に位置決めされている。
【0025】
図2〜図5に示された内側部分24を参照すると、酸素通路58がこの内側部分24を貫いて同軸状に延びている。酸素通路58は、内側部分24の上端部のところに入口を有し、茎部(ステム)60を貫いて延びていると共に、内側部分の下端部のところに出口を含んでいる。複数の上流側燃料通路62は、内側部分24を貫いて延びていると共に、内側部分の軸線を囲み同軸線から半径方向に離れて配置されている。各上流側燃料通路は、上側肩部56のところに入口を有し、内側部分24の環状の同軸下側肩部64のところに出口を有している。内側部分24の同軸状雄ねじ部66は、内側部分を外側部分26に装着するためのものである。
【0026】
図2及び図6〜図8に示された外側部分26を見ると、この外側部分は、内側部分の長手方向軸線を同軸状に囲んで延在する内部表面を含んでおり、該内部表面が内側部分の上側及び下側端のところで開口する中央孔部68を画成している。外側部分26の内部表面は、内側部分の茎部60が多孔構造体30に挿通されてこの中央孔部68に入るときに、内側部分24の雄ねじ部66に係合する同軸状の雌ねじ部70を含んでいる。したがって、内側部分24及び外側部分26は、相互に関連して同軸状に回転されるので、内側部分は、ねじ部66,70を介して、図2に示すように中央孔部68の中に十分にねじ込まれることになる。即ち、切断火口20は、多孔構造体30を貫いて画成された同軸孔部72(図10)に茎部60を通し、次いで、この茎部を外側部分26の中央孔部68に挿通した後、内側部分24及び外側部分26を相対的に回転させて、ねじ部66,70が螺合し外側部分の上端部が内側部分の下部フランジ48の下側に係合することにより、組み立てることが可能となっている。
【0027】
また、外側部分26の内部表面は、同軸状の円筒形内部表面74と同軸状の環状内側肩部76とを含んでおり、これらは、茎部60の外部表面及び内側部分24の下側肩部64と一緒になって、同軸状の環状チャンバを画成している。同環状チャンバは、多孔構造体30を収容しており、好ましくは、多孔構造体により実質的に完全に占められている。切断火口20が図2に例示したように完全に組み立てられる間に、多孔構造体30を収容する環状チャンバは、上流側燃料通路62の出口と下流側燃料通路78の入口とに開口していることを除いて、完全に閉じられている。下流側燃料通路78は、外側部分26を貫いて延びていると共に、外側部分の軸線を囲み該軸線から半径方向に離れて位置決めされている。各下流側燃料通路78は、内側肩部76にある入口と、外側部分26の下端にある出口とを含んでいる。
【0028】
図9及び図10を参照すると、多孔構造体30は環状であって、円筒形で同軸状の外部表面79及び内部表面81を含んでいる。外部表面79及び内部表面81は、本発明の実施例1によると、切断火口20を図2に示すように組み立てる間、それぞれ外側部分26の内部表面74と内側部分24の茎部60の外部表面とにしっかり係合していることが好ましい。多孔構造体の内部表面81は、茎部60を受け入れる孔部72の周りに延在してこの孔部72を画成しており、孔部72は多孔構造体30の両端で開いている。本発明の実施例1によると、多孔構造体30の両端は、それぞれ内側部分24の下側肩部64と外側部分26の内側肩部76とにしっかり係合している。多孔構造体30が内部表面74、茎部60、下側肩部64及び内側肩部76にしっかり係合しているため、上流側燃料通路62から下流側燃料通路78に流れるガスは、多孔構造体にある入り組んだ回旋状通路80(図12)に強制的に流される。同様に、下流側燃料通路78から上流側燃料通路62に移動しようとするどんなフラッシュバックも多孔構造体30にある複数の回旋状通路80を通るように強制され、フラッシュバックを好ましくは消滅させている。
【0029】
図11及び図12の概略的な拡大図を参照すると、多孔構造体30は多数の細孔82を含んでおり(図11には代表的な幾つかが参照符号により明らかにされている)、各細孔が、多孔構造体中に延びる回旋状通路80の少なくとも一部を画成している。本発明の実施例1に属する一例によると、多孔構造体30は、細孔の大きさが約5μの好ましくは焼結ブロンズ又は焼結ステンレス鋼等であり、また、焼結材料の数平方インチに約100、もっと好ましくは100より多くの細孔82/回旋状通路80であるのが好ましい。細孔の大きさは、そこを通る流れに対して垂直な方向における代表的な細孔82の概略的尺度である。本発明の実施例1によると、好ましい細孔の大きさ及び細孔の数は、切断トーチの製造及び作動に関連した多くの要因に依存して、広範囲に変わり得る。従って、5μ以外の細孔の大きさでも、数平方インチに100の細孔82/回旋状通路80の密度でもある適用例では使用し得る。更に、本発明の代替実施例によると、多孔構造体は、切断トーチが通常の方式で作動するのを許容し、かつフラッシュバックの制限機能を遂行するなら任意の種類の材料とすることができる。この代替実施例によれば、多孔構造体は蜜に詰まったスチールワイヤ等、或いは層状等に配列されるのが好ましい1枚以上のスクリーンとすることができる。
【0030】
図1及び図2を参照し、本発明の実施例1に係る切断トーチの作動をより具体的に説明する。酸素及び燃料がヘッド22に供給され、一方、切断火口20はヘッド22に完全に装着されているので、酸素は酸素通路58を通って流れ、燃料は上流側燃料通路62,多孔構造体30,次いで下流側燃料通路78を通って流れる。即ち、もっと一般的に述べると、多孔構造体30が切断火口20の燃料通路中に配置されている。燃料はノズル28から噴出され点火されて、金属素材を加熱するのに使用される予熱火炎を形成する。予熱火炎が金属素材を十分に加熱した後、高速切断酸素流が作動され酸素通路58を介してノズル28中に運ばれる。この高速切断酸素流は、酸化により素材の溶融材料を物理的に除去し、素材を切断する。この作動中に、ノズルにおける障害等のため、ガスの爆発性混合物の逆流や点火の結果としてフラッシュバックが起きると、多孔構造体30の回旋状通路80は、有利なことに、フラッシュバックが上流側燃料通路62に達するのを制限している。
【0031】
フラッシュバックが多孔構造体30に達しそれにより消滅されると、カーボンのようなフラッシュバックの固体副生物が多孔構造体の細孔82/回旋状通路80に付着する。その結果、多孔構造体30は最終的に詰まってくる可能性があるので、多孔構造体はそこを通る燃料ガスの所望の流れに対しては制限的になりすぎる。この場合、本発明の実施例1によると、使用済みの切断火口20の全体を廃棄して新しい切断火口と交換するのが好ましい。使用済みの切断火口20を全面的に廃棄して新しいものと交換することにより、ユーザーが間違って新たな多孔構造体を据え付けたり、或いはなお悪く、詰まった多孔構造体を除去して交換しなかったりすると起こりうる作動不全が防止される。この点に関し、切断火口20は、詰まれば、或いは詰まったときに全面的に廃棄される「ワンピース」の消耗品として、総括的に特徴付けることができる。代わりに、多孔構造体30を切断火口20から容易に取外し可能として交換することができる。
【0032】
本発明の別の実施例によると、図1及び図2に例示したように、多孔構造体30を切断火口20の同軸環状チャンバ内に配置することの代替例として、或いはそのように配置することに加えて、プラグ状部材の多孔構造体を、上流側燃料通路62のそれぞれの内部に、及び/又は下流側燃料通路78のそれぞれの内部に、或いはこれら通路を組み合わせたものの内部に同軸状に配置することができ、これら通路はプラグを最適に収容すべく拡張することができる。それと同様に、多孔構造体は、少なくとも部分的に切断火口20を通り画成された燃料路等におけるその他の位置に配置することができる。
【0033】
図1及び図2を参照すると、外側部分26の上端が内側部分24の下部フランジ48の下面に当接するところに、本発明の実施例1に従って、外部合わせ目84が形成されている。図13に部分的に例示された本発明の別の実施例によると、少なくとも外部合わせ目84と、好ましくは切断火口20の外部表面のかなりの部分とは、随意であるが、コーティング86で被覆するか、或いはさもなければ、外部合わせ目84を少なくとも部分的に塞ぐか及び/又は隠すような方法で加工されている。これが好ましいのは、切断火口20の分解がその構成要素を緩めるのをもっと難しくすることにより機械的に、或いはオペレータに、切断火口20が分解できない一体部品であることを目視可能の合わせ目が存在しないことを信じ込ませることにより視覚的に、防止もしくは少なくとも抑止することである。即ち、好都合なことに、多孔構造体30は、切断火口20内で実質的にアクセス不能であるから、多孔構造体を交換すべきではないことが分かる。分解を抑止することにより、詰まった切断火口20の全交換が促進され、これは、ユーザーが間違って新たな多孔構造体を据え付けたり、或いはなお悪く、詰まった多孔構造体を除去して交換しなかったりすると起こる作動不全を好適に防止するものである。従って、切断火口20は使い捨て可能の構成要素であることが好ましい。或いは、多孔構造体は切断火口から容易に取り外して交換可能とすることができる。
【0034】
条件に合ったコーティング86は陽極酸化したコーティングである。適当な陽極酸化コーティングは、通常の陽極被覆法等により切断火口20に付着することができる。陽極被覆は、酸化物の被膜を切断火口の外部表面上に形成してコーティング86を形成するように、切断火口20を電解処理することを含んでいる。或いは別法として、切断火口の分解が実質的に防止されるように、外部合わせ目の領域において切断火口20の内側部分24及び外側部分26をろう付けすることによって、コーティング86等を形成し、外部合わせ目84を隠すことができるようにしている。
【0035】
図14及び図15は、本発明の別の実施例に従って、アダプタ20’の形態の取付具に同軸状に装着された切断火口90を例示している。この実施例によると、アダプタ20’は、コーティング86(図13)を備えるか又は備えていない本発明の実施例1による切断火口20と同様であり、異なるのは、図から分かる通りの改変点と、当業者にとって自明の改変点とである。この実施例によると、アダプタ20’は、切断火口90の雌ねじ部94と螺合する雄ねじ部92を含んでいるので、切断火口をアダプタの上にねじ込んで図14及び図15に例示した形態とすることができる。切断火口90は、レンチを受けて切断火口90をアダプタ20’にねじ込んだり、そこから離したりするための六角形外部構造体96を含んでいる。
【0036】
図15を参照するに、終端の酸素通路98は、切断火口90を同軸状に通って延びており、当該切断火口の終端にある燃料通路100は、切断火口の軸線周りに半径方向に離れて配置されている。切断火口90のこれら通路98,100は、図14及び図15に示すように、切断火口がアダプタ20’に十分に装着される構造について、以下に説明する。終端酸素通路98の入口は、アダプタ20’の酸素通路58の出口に対してのみ開口しており、アダプタ20’の酸素通路58の出口は、終端酸素通路98の入口にのみ開口している。終端酸素通路98の出口は、切断火口90の下端(即ち、ノズル)のところで開口している。
【0037】
アダプタ20’及び切断火口90は、環状チャンバ102を形成すべく互いに対峙して開口する同軸状の環状チャンネルを含んでおり、該環状チャンバ102は、酸素通路58,98を囲むと共に同酸素通路と同軸である。この環状チャンバ102は、下流側燃料通路78の出口と終端燃料通路100の入口とに開口している点を除いて、完全に閉じている。終端燃料通路100の出口は切断火口90の下端のところにある。
【0038】
アダプタ20’の上端はヘッド22(図1)に装着されており、酸素及び燃料が切断火口90のノズルから外部に噴出される点を除いて、本発明の実施例1に係る切断火口20と同様に機能する。その上、切断火口90が損傷を受けるようになると、アダプタ20’をヘッド22に装着したまま、切断火口90を新しいものと交換できる利点がある。この点に関し、切断火口90が消耗品であるため、アダプタ20’及び切断火口90の組合せは「ツーピース」品として総括的に特徴付けることができる。逆に言えば、前のフラッシュバックによる塵芥のためにアダプタ20’を交換する必要があれば、現在使用している切断火口90を古いアダプタから取り外して新しいアダプタに取り付け、使用可能な切断火口を廃棄してしまうことを回避することになる。
【0039】
図16を参照すると、本発明の別の実施例に従って、アダプタ110の形態の取付具が酸素含有燃料の切断トーチのヘッド22’から分解して図示されている。本発明のこの実施例に係る切断トーチは、本発明の実施例1による切断トーチと同様であり、異なるのは、図から分かる通りの改変点と、当業者にとって自明の改変点とである。例えば、図16に例示したヘッド22’は、同ヘッド22’にある複合凹部34’が上側着座部36の下方で異なった形状とされている点を除いて、図1の実施例1に係るヘッド22と同一である。具体的には、ヘッド22’の内部表面は、複合凹部34’の軸線を囲み、同軸状に、該軸線に対して垂直に延びる中間並びに下側着座面(即ち、中間及び下側着座部112,114)を含んでいる。
【0040】
アダプタ110は、互いに関連して同軸状に配置された本体部116と多孔構造体30’を含んでおり、本発明のある例では、以下に詳しく述べるように、本体部116及び多孔構造体30’は1つ以上の手段を介して互いに装着されている。本実施例の多孔構造体30’は、異なる全体寸法を有する点を除いて、本発明の実施例1に係る多孔構造体30と同一である。本体部116は、同本体部の軸線周りに同軸状に延びて、同本体部の上端及び下端のところで開口する孔部118を画成する内部表面を含んでいる。当該本体部116のこの内部表面は、円筒形内部表面120と、環状内側肩部122と、環状着座面(即ち、内側着座部124)と、雌ねじ部126とを含んでおり、これらの全てが本体部の軸線周りに同軸状に延びている。また、内側着座部124は本体部116の軸線に対して斜めの角度をなしている。
【0041】
この実施例に属する例によると、多孔構造体30’は、好ましくは、幾つかの装着技術のうちの少なくとも1つのような手段により、本体部116に実質的に永続的に据え付けられている。対照的に、この実施例に属する他の例によると、多孔構造体30’は、本体部から容易に取り外されて交換できるように、本体部116と関係付けられている。この実施例に属する上述の例によると、2つの装着技術が用いられている。即ち、圧力嵌めと取付装置とを用いて多孔構造体を本体部116に据え付けているが、別の例においては圧力嵌めのみが好ましい。圧力嵌めに関して、本体部116の内部表面120と多孔構造体30’の外部表面は、多孔構造体が孔部118の上端内に押し込まれるときに、多孔構造体の外部表面及び内部表面120間の摩擦相互作用が多孔構造体を図16に示した外形に保持するような大きさに作られている。この形状においては、多孔構造体30’の下端が本体部の内側肩部122をしっかり保持している。
【0042】
保持ピン128等の形態の1つ以上の締結具が、図16において1つのピン128について例示するように、本体部116の一部を貫いて多孔構造体30’に延入している。本発明の代替実施例によると、多孔構造体30’を本体部116に装着するための保持ピン128はアダプタ110に含まれていない。或いは、1つ以上の保持ピン128は、保持リングやその他の任意の取付手段のような他の締結装置と置き換えることができる。
【0043】
本体部116の軸線に対して半径方向に延びる軸線をそれぞれが有する1つ以上のポート130は、本体部を貫いて延びていると共に、本体部116の円筒形外部表面132のところに入口を有し、かつ本体部の内部表面120のところに出口を有している。円筒形内部表面120は更に、本体部116と同軸であると共に、本体部の軸線を囲む、或いは少なくとも部分的に囲む環状溝134を画成している。各ポート130の出口と多孔構造体30’の回旋状通路80とは、当該環状溝134に開口している。本発明の代替実施例においては、環状溝134は省略されるか、或いは多孔構造体30’の外部表面に形成されており、ある状況においては、ポート130のうちの1つを除く全てを省略することができる。
【0044】
本体部116の上端がヘッド22’の複合凹部34’に挿入され、その後、本体部を回して、該本体部と同軸のその雄ねじ部136がヘッドの雌ねじ部40’と螺合するようにしている。本体部116の底面は、アダプタ110を回すのに使用されるフォーク状工具の先端を受けるための2つの受け部138を有しているので、本体部をヘッド22’内にねじ入れることができる。ねじ込み及びねじ戻しを容易にするためには、受け部138以外の手段を使用することができる。その上、本発明の代替実施例によると、ねじ部136及び40’は、本体部116及びヘッド22’間の取付けと好ましくは取外しとを容易にするための他の手段と交換することができる。例えば、異なる形式のねじを使用することができ、種々の「スナップ嵌め」又は「圧力嵌め」を使用することができ、横方向保持ねじ又はピン等を半径方向に延ばしてヘッド22’に通し本体部116に係合させることができ、また、任意の他の接続手段を使用することができる。
【0045】
アダプタ110がヘッドに完全に装着されている間、本体部116及び多孔構造体30’の上側表面は、ヘッド22’の中間着座部112にシーリング係合している。同様に、アダプタ110がヘッドに完全に装着されている間、本体部の軸線と同軸状に該軸線を囲む本体部の環状外側着座部140は、ヘッドの下側着座部114にシーリング係合している。本体部116の外部表面132により規定される直径は、ヘッド22’の円筒形内部表面142の直径よりも小さい。アダプタ110がヘッド22’に完全に装着されている間、内部表面142は外部表面132を囲んでいるので、これらの表面は互いに接触せず、アダプタ110がヘッドに完全に装着されている間、プレナム状の環状外側チャンバ,チャンネルもしくはスペースがこれらの表面間に画成されている。外側チャンバが燃料通路として機能できるように表面132及び142間に外側チャンバを形成するのが有利であるから、アダプタ110のポート130は、ヘッド22’における燃料ポート44と整列する必要はない。或いは、ポート130は、燃料ポート44と実質的に同軸状に整列している。
【0046】
通常の切断火口又は上述したように形成された切断火口20等は、アダプタ110がヘッド22’に完全に装着されている間、当該アダプタ110に装着されている。例えば、切断火口20は、切断火口の上端をアダプタの孔部118に挿入してから、ナット32(図1)のねじ部46をアダプタの雌ねじ部126に係合させることにより、アダプタ110に装着される。ナット32を回して、その環状上縁部を切断火口20の下部フランジ48の下面に係合させ、切断火口をアダプタの孔部118とヘッド22’の複合凹部34’の両方の中に押し入れる。孔部118及び複合凹部34’内への切断火口20の移動は、切断火口,アダプタ110及びヘッド22’が同軸であり切断火口が本体部及びヘッドの各着座部に完全に係合するときに、終了する。具体的には、切断火口20の上側着座部50及び下側着座部52がそれぞれヘッド22’の上側着座部36とアダプタの内側着座部124とに同軸状にしっかり係合している。
【0047】
上側着座部50,36が互いにしっかり係合している間、複合凹部34’の上側領域内に酸素チャンバが形成されている。この酸素チャンバは、酸素ポート42に対して開口しているが燃料ポート44に対して閉じており、切断火口20の上部フランジ54は酸素チャンバ内に位置決めされている。同時に、切断火口20の下側着座部52とアダプタ110の内側着座部124、及びアダプタの外側着座部140とヘッド22’の下側着座部114が互いにしっかり係合しているので、燃料チャンバが複合凹部34’内に形成されることになる。この燃料チャンバは、燃料ポート44に対しては開口し、酸素ポート42に対しては閉じている。
【0048】
上述したように、アダプタ110がヘッド22’に装着され、切断火口20がアダプタに装着されている間、切断火口の上側茎部144は、多孔構造体30’の孔部72’を貫いて延びている。多孔構造体30’の内部表面81’は、上側茎部144の外部表面よりも大きな直径を有しているので、プレナム状の環状内側チャンバが上側茎部と多孔構造体の内部表面との間に画成され、かつ切断火口20の上流側燃料通路62の入口は、この環状内側チャンバと連続して開口している。具体的には、図16に例示した実施例によると、アダプタ110がヘッド22’に装着され、かつ切断火口20がアダプタに装着されている間、多孔構造体30’の内部表面81’は切断火口20の上側茎部144の外部表面と対面した対峙関係にある。図には記載されていない本発明の同様の代替実施例によると、多孔構造体30’はアダプタ110に画成された凹部等に配置されており、アダプタ110がヘッド22’に装着され、かつ切断火口20がアダプタに装着されている間、切断火口の上側茎部144は多孔構造体30’の孔部72’を貫いて延びているが、多孔構造体30’の内部表面は上側茎部144の外部表面と対面した対峙関係にないようになっている。
【0049】
上述したように、アダプタ110及び切断火口20がヘッド22’に完全に装着されている間、酸素及び燃料がヘッド22’に供給される。その結果、酸素は切断火口の酸素通路58を通り流れることになる。燃料は、アダプタ110の外部表面132とヘッド22’の内部表面142との間に画成された環状外側チャンバから、多孔構造体30’の内部表面81’と上側茎部144の外部表面との間に画成された環状内側チャンバへ流れることになる。これらチャンバ間の流れは、アダプタ110のポート130、溝134及び回旋状通路80を経由する。次いで燃料は、多孔構造体30’の内部表面81’と上側茎部144の外部表面との間に画成された環状内側チャンバから、切断火口20の上流側燃料通路62に流入する。その後、酸素及び燃料は、上述したように、切断火口20のノズル28から噴出される。ノズル28における障害物のような理由で、ガスの爆発混合物の点火や逆流の結果として作動中にフラッシュバックが起きても、多孔構造体30’は、フラッシュバックがアダプタ110の1つ以上の半径方向ポート130に達するのを好適に制限している。
【0050】
フラッシュバックが多孔構造体30’に達し、同多孔構造体により消滅されるときに、カーボンのようなフラッシュバックの固体副生物が多孔構造体中に付着する。その結果、多孔構造体30’が最終的に詰まるようになるので、多孔構造体は、そこを通る燃料ガスの望ましい流れに対しては制限的になり過ぎることになる。この場合、使用済みのアダプタ110の全体を好ましくは廃棄して新しいアダプタと交換する。使用済みアダプタ110を全面的に廃棄して新しいものと交換することにより、ユーザーが間違って新たな多孔構造体30’を据え付けたり、或いはなお悪く、詰まった多孔構造体を除去して交換しなかったりすると起こりうる作動不全が防止される利点がある。多孔構造体30’をアダプタ110から除去し、新たな多孔構造体を同じアダプタに設けることは、多孔構造体をアダプタの本体部116にしっかり装着することによって好適に防止される。或いは、多孔構造体30’は、アダプタから容易に取り外して交換できるように、アダプタ110と接続するか、又は何らかの手段でアダプタと関連させることができる。
【0051】
当業者により了解されるように、酸素燃料トーチは「後混合」及び「予混合」切断トーチの両方を含んでおり、本発明は予混合切断トーチに関連して記載されている。即ち、本発明の図示実施例において、燃料ポート44を経由して供給される燃料は、アセチレン等のような酸素及び燃料ガスの混合物である。本発明は「予混合」トーチに関連して説明してきたが、本発明は、「後混合」切断トーチにも適用できる。
【0052】
本発明に関連した技術分野の当業者は、本発明の多くの変形例やその他の実施例を想到するであろうが、それらも以上の記載及び添付図面に提示された教示に基づく利点を享有している。従って、本発明は開示した特定の実施例に限定されると考えるべきではなく、そのような変形例やその他の実施例も本発明の範囲内に含まれると解釈されるべきである。この明細書では特定の用語が用いられているが、それらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用されており、限定のために用いられているのではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係り、本発明の切断火口と従来の切断トーチのヘッドの分解図であり、切断火口を囲むナットと切断火口はそれらの軸線に沿った断面であって、切断火口の内部にある多孔構造体は破線で示されている。
【図2】図4の2−2線に沿った切断火口の断面図である。
【図3】図4の2−2線に沿った切断火口の内側部分の分離断面図である。
【図4】切断火口の頂部平面図であり、これは内側部分の頂部平面図と同一である。
【図5】内側部分の底部平面図である。
【図6】図4の2−2線に沿った切断火口の外側部分の分離断面図である。
【図7】外側部分の頂部平面図である。
【図8】外側部分の底部平面図である。
【図9】多孔構造体の側面図である。
【図10】多孔構造体の平面図である。
【図11】多孔構造体の細孔を例示する部分拡大図である。
【図12】多孔構造体の細孔により形成される代表的な回旋状通路を例示する拡大断面図である。
【図13】図4の2−2線により指示される同じ方法で切断された、本発明の別の実施例に係る切断火口の部分断面図である。
【図14】本発明の別の実施例に係り、アダプタ及び切断火口の組合せの立面図である。
【図15】図4の2−2線により指示される同じ方法で切断された、図14の組合せの部分図である。
【図16】本発明の別の実施例に係り、アダプタ、切断トーチのヘッド、切断火口の一部の分解図であり、各部材はその軸線に沿って切断されている。
【符号の説明】
20 切断火口(取付具)
20’ アダプタ(取付具)
22 ヘッド
22’ ヘッド
24 切断火口の内側部分
26 切断火口の外側部分
30 多孔構造体
30’ 多孔構造体
32 ナット
34 複合凹部(ヘッド凹部)
34’ 複合凹部(ヘッド凹部)
40 ヘッドの雌ねじ部
40’ ヘッドの雌ねじ部
42 酸素ポート
44 燃料ポート
46 ナットの雄ねじ部
58 酸素通路
62 上流側燃料通路(上流部分)
72 孔部
72’ 孔部
78 下流側燃料通路(下流部分)
80 回旋状通路
90 切断火口
92 雄ねじ部
94 雌ねじ部
98 酸素通路
100 燃料通路
102 環状チャンバ
110 アダプタ(取付具)
116 本体部
118 孔部
120 内部表面
124 環状着座部
130 ポート
136 本体部の雄ねじ部
144 上側茎部

Claims (13)

  1. フラッシュバックを制限するために、ヘッド凹部と、該ヘッド凹部に開口すると共に、酸素供給源から酸素を受けて酸素を前記ヘッド凹部に供給する酸素ポートと、前記ヘッド凹部に開口すると共に、燃料供給源から燃料を受けて燃料を前記ヘッド凹部に供給する燃料ポートとを有している切断トーチヘッドに装着される取付具であって、
    該取付具は、前記ヘッドに装着されると共に、前記ヘッドから取り外される本体部を備え、該本体部の一端は、前記本体部を前記ヘッドに装着するときに前記ヘッド凹部に挿入されると共に、前記本体部を前記ヘッドから取り外すときに前記ヘッド凹部から取り出されるようになっており、前記本体部は、該本体部が前記ヘッドに装着されている間に前記酸素ポートから酸素を受けるため該酸素ポートと連通するようになっている少なくとも1つの酸素通路を画成しており、かつ前記取付具は、前記本体部が前記ヘッドに装着されている間に前記燃料ポートから燃料を受けるため該燃料ポートと連通するようになっている少なくとも1つの燃料通路を画成しており、
    前記取付具は、前記本体部とは別個の構成要素であると共に、内部に多数の回旋状通路が延在している多孔構造体を備え、前記本体部はねじ部を含み、該ねじ部は一緒に締め付けられ、したがって、前記多孔構造体は、前記本体部が前記ヘッドに装着されている間に該多孔構造体が前記ヘッドの前記燃料ポートにフラッシュバックが進入するのを制限する影響をもたらすように、前記本体部に関連して取り付けられており、
    前記多孔構造体は前記取付具と一体化されていて、前記多孔構造体は、前記本体部が前記ヘッドに装着されるべく前記ヘッドから完全に離れている状態から移動するとき、かつ前記本体部が前記ヘッドから完全に離れるべく前記ヘッドに装着されている状態から移動するときに、前記本体部と一緒に移動する、
    フラッシュバック制限用の取付具。
  2. 前記取付具は、前記酸素通路が前記酸素ポートから酸素を受けるため前記酸素ポートと連通し、前記燃料通路が前記燃料ポートから燃料を受けるため前記燃料ポートと連通するように、前記切断トーチの前記ヘッドに装着されている請求項1に記載の取付具。
  3. 前記一端は第1端であり、前記取付具は前記第1端とは反対側に第2端を有する切断火口であり、該第2端は、前記取付具が前記ヘッドに装着されている間に、素材を加熱すべく火炎を生成する燃料を噴出すると共に、該加熱された素材を酸化して切断すべく酸素を噴出するために設けられている請求項1に記載の取付具。
  4. 請求項1に記載の取付具であって、
    前記一端は、前記本体部の第1端であり、前記本体部は、前記第1端とは反対側に第2端を有し、前記酸素通路は、前記第1端から前記第2端へ延びており、複数の燃料通路は、前記第1端の近くから前記第2端へ延びていると共に、前記酸素通路から半径方向に離れて該酸素通路の周りに配置されており、
    前記本体部は、前記酸素通路から隔てられて該酸素通路の周りに延在する環状チャンバを画成し、前記燃料通路の各々は、上流部分と下流部分とを有しており、各燃料通路について、前記上流部分が前記環状チャンバに開口する出口を有すると共に、前記下流部分が前記環状チャンバに開口する入口を有しており、前記多孔構造体は前記環状チャンバ内に配置されている、取付具。
  5. 請求項1に記載の取付具であって、更に、前記酸素通路から隔てられて該酸素通路の周りに延在する環状チャンバを備え、
    前記燃料通路は、
    前記酸素通路から半径方向に離れて配置されると共に、前記環状チャンバに開口する出口を有する少なくとも1つの上流側燃料通路と、
    前記酸素通路から半径方向に離れて配置されると共に、前記環状チャンバに開口する入口を有する少なくとも1つの下流側燃料通路とを含み、
    前記多孔構造体は、前記環状チャンバ内に配置され、フラッシュバックが前記環状チャンバを通過するのを制限している、取付具。
  6. 前記本体部は、前記環状チャンバが互いから軸方向に離れ、前記多孔構造体が前記環状チャンバの少なくとも1つの中に配置されて、画成している請求項1に記載の取付具。
  7. 切断トーチのヘッドに装着されて、切断火口を前記切断トー チの前記ヘッドに接続し、かつフラッシュバックを制限するためのアダプタであって、該アダプタは、
    内部表面を有する本体部を備え、該内部表面は、前記本体部の軸線周りに延びて、前記本体部の両端のところで開口する軸方向の孔部を画成し、該孔部を前記切断火口が貫いて延び、
    前記本体部と共に前記ヘッドに装着され、かつ、前記本体部が前記ヘッドから取り外されているときに前記本体部の中に留まるべく、前記本体部に取り付けられたフラッシュバック制限用の多孔構造体を備え、前記多孔構造体は、前記本体部とは別の構成要素であると共に、該多孔構造体中に延在する多数の回旋状通路を有しており、また、前記多孔構造体は、環状であって、該多孔構造体を貫いて延びる孔部を画成しており、前記孔部は、前記回旋状通路のどれよりも実質的に大きく、前記切断火口が同孔部を貫いて延びている、
    アダプタ。
  8. 前記アダプタは、前記切断トーチの前記ヘッドに装着され、前記切断火口を前記切断トーチの前記ヘッドに接続して、前記切断火口が前記本体部の前記孔部と前記多孔構造体の前記孔部の両方を通って延びている請求項に記載のアダプタ。
  9. 前記本体部は、該本体部を前記ヘッドに装着するため、前記軸線の周りにらせん状になったねじ部を有している請求項に記載のアダプタ。
  10. 前記アダプタは、前記本体部のねじ部を前記ヘッドのねじ部に係合させて、前記本体部を第1の方向に複数回にわたり前記ヘッドに対して回転させることによって、前記ヘッドに装着することが可能であり、前記アダプタは、前記第1の方向とは反対の第2の方向に複数回にわたり前記ヘッド及び前記本体部間に相対回転を生じさせることによって、前記ヘッドから取り外すことが可能であり、前記多孔構造体は、前記アダプタが前記ヘッドに装着されている間及び前記アダプタが前記ヘッドから取り外されている間、前記本体部と共にそれぞれ複数回づつ回転するように、前記本体部によって支持されている請求項に記載のアダプタ。
  11. 前記本体部は、前記切断火口を前記本体部に装着するため 、前記軸線の周りにらせん状になったねじ部を有している請求項に記載のアダプタ。
  12. 前記アダプタの内部表面は、前記切断火口に係合するための環状着座部を含み、該環状着座部は、前記軸線に対して斜めにかつ前記軸線の周りに延在している請求項に記載のアダプタ。
  13. 前記アダプタは、前記本体部の前記軸線に対して半径方向に延びる軸線を有するポートを含み、該ポートは、前記多孔構造体の前記回旋状通路と連通している請求項に記載のアダプタ。
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