JP3714518B2 - Plasma torch and its retainer cap - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルを保持するためのリテーナキャップの構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、プラズマガス通路を隔てて電極を被覆するように配置されたノズルをトーチ本体の先端部に備え、当該ノズルのオリフィスを通じて電極と被切断材間でプラズマアークを発生させるプラズマトーチが知られている。このプラズマトーチにおいて、プラズマアークの周囲の雰囲気を形成するため、又はノズル周辺部材の冷却効果を高めるため、或いはベベル角を高精度に調整する等のために、プラズマアークの周囲に二次ガス(アシストガス)を供給するものが知られている。二次ガスを供給する従来のプラズマトーチは、ノズルの外側に被せられてノズルを保持しかつノズル外周に冷却水通路を提供する内側リテーナキャップと、ノズル先端部を覆ってノズル先端部を保護するシールドキャップと、シールドキャップの外側に被せられてシールドキャップを保持する外側リテーナキャップとを備え、内側リテーナキャップと外側リテーナキャップとの間の環状空間が二次ガスの通路となる。この構成では、ノズルや電極の部品交換時に、複数のキャップを取り外さなければならず、部品交換作業が困難になる。これを解消するため、従来、複数のキャップを一体化したものが提案されている(特開平9−285868号公報)。
【0003】
複数のキャップを一体化したか否かにかかわらず、従来の一般的なプラズマトーチの構成では、外側リテーナキャップと内側リテーナキャップとの間の空間を二次ガス通路とし、内側リテーナキャップの内側の空間(内側キャップとノズル間の空間)を冷却水通路としているため、外側リテーナキャップは2次ガス通路によって冷却水通路から隔てられ、故に、外側リテーナキャップの冷却は専ら2次ガスにより空冷で行われる。しかしながら、切断中、外側リテーナキャップはプラズマアークの輻射により加熱されるが、2次ガスによる空冷だけでは外側リテーナキャップの冷却が不十分になり、切断終了後の部品交換時に、高温のため、外側リテーナキャップに触れることができず、それが冷えるまで待たないと部品交換作業に入れないという問題がある。
【0004】
そこで、従来、二次ガスの流量を増大させて冷却効果を高める工夫が提案されている(特公表2−504603号公報)。しかし、二次ガスとして例えば窒素や酸素等の工業ガスを利用したとすると、その消費量の増加によって、ランニングコストが増大する等の問題が出てくる。一方、外側リテーナキャップを袋形状とし、そこに冷却水を供給し、外側リテーナキャップを水冷する構造も提案されている(特開平5−84579号公報)。しかし、外側リテーナキャップを水冷する構造のものもキャップは複数存在し、部品交換時の分解、再組み付け作業等が面倒であるという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する課題を解消し、プラズマトーチの部品交換作業の能率を高めることにある。すなわち、本発明の目的は、トーチの部品交換時に複数のキャップを取り外す必要をなくし、かつ切断中に外側のリテーナキャップが良好に冷却されるようにして、切断終了後速やかに部品交換作業に入れるようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の観点に従うプラズマトーチは、プラズマガス通路を隔てて電極を被覆するように配置されたノズルをトーチ本体の先端部に備え、ノズルのオリフィスを通じて電極と被切断材間でプラズマアークを発生させるプラズマトーチであって、このトーチの外殻を構成し、ノズルの外周を覆い、ノズルを保持してトーチ本体に着脱自在に固定する筒状のリテーナキャップを備える。そして、このリテーナキャップの壁内部又はリテーナキャップの外側に、トーチ本体から供給されるアシストガスをオリフィスから噴出するプラズマアークの近傍に導くアシストガス通路が設けられている。
【0007】
この発明によれば、ノズルを保持するリテーナキャップに、トーチ本体から供給されるアシストガスをプラズマアークの近傍に導くアシストガス通路が形成されるので、従来のようなアシストガス通路を形成するための内側リテーナキャップと外側リテーナキャップという二重のリテーナキャップが不要になり、一つのリテーナキャップで足りる。従って、部品交と換時における分解、再組み付け時に、複数のキャップを取り外す必要がなく、作業の繁雑さが解消される。
【0008】
本発明の第2の観点に従うプラズマトーチは、プラズマガス通路を隔てて電極を被覆するように配置されたノズルをトーチ本体の先端部に備え、ノズルのオリフィスを通じて電極と被切断材間でプラズマアークを発生させるプラズマトーチであって、このトーチの外殻を構成し、ノズルの外周を覆い、ノズルを保持してトーチ本体に着脱自在に固定する筒状のリテーナキャップで、このリテーナキャップの内周面とノズルの外周面とが臨む空間とを備える。そして、上記空間に冷却水が導入され、それにより、上記空間が、リテーナキャップとノズルを同時に冷却する冷却水通路として機能する。
【0009】
この発明によれば、ノズルと共にリテーナキャップも水冷されるので、切断中にリテーナキャップがプラズマアークから輻射熱を大量に受けても、リテーナキャップの加熱が抑制され、よって、ノズルや電極などの消耗部品を交換する必要があるとき、切断終了後に直ちにリテーナキャップに触れてこれを取り外して速やかに交換作業に入ることができる。
【0010】
好適な実施形態では、ノズルの先端部に、このノズル先端部を保護するためのシールドキャップが装着されている。そして、リテーナキャップは、その先端部にてシールドキャップを係止することにより、シールドキャップとノズルとを保持している。この構成により、リテーナキャップとシールドキャップとノズルにより囲まれた空間に上述した冷却水通路を作ることができ、よって、リテーナキャップとシールドキャップとノズルの3部品が一挙に効果的に水冷される。
【0011】
本発明の第3の観点に従うプラズマトーチのリテーナキャップは、トーチの外殻を構成し、トーチ内のノズルの外周を覆い、ノズルを保持してトーチに着脱自在に固定する筒状の部品であって、その壁内部又は外側に、ノズルから噴出するプラズマアークの近傍にアシストガスを導くためのアシストガス通路を備えている。このリテーナキャップは、それ自身がアシストガス通路をもっているため、この一つのリテーナキャップで、ノズルを保持することができる。
【0012】
好適な実施形態では、リテーナキャップは基端部にてトーチ本体に結合され、先端部にてノズルの先端部を支持している。そして、アシストガス通路が、リテーナキャップの基端部から先端部にかけて走っている。そのため、このリテーナキャップが、トーチ本体からノズルの先端部までアシストガスを導くので、トーチ本体からノズルの先端部までの間に、アシストガス通路を提供するための他の余計な部品を設ける必要が無くなり、トーチの部品構成が簡素になるとともに、トーチの小型化も容易になる。それに加え、リテーナキャップの内側の空間を、基端部から先端部にかけて広い範囲にわたって冷却水通路として利用することができるようになり、リテーナキャップの冷却効率が向上する。
【0013】
本発明の第4の観点に従うプラズマトーチのリテーナキャップは、トーチの外殻を構成し、トーチ内のノズルの外周を覆い、ノズルを保持してトーチに着脱自在に固定する筒状の部品であって、ノズルの外周面に対面する内周面を有し、この内周面とノズル外周面との間に冷却水通路を形成し、それにより、冷却水通路を流れる冷却水にノズルと共に晒されて水冷されるようになっている。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施形態にかかるプラズマトーチの断面構造を示す。図2は、このプラズマトーチに組み込まれるノズル及びノズルを保持するためのリテーナキャップの先端部の断面構造を拡大して示す。
【0015】
図1において、符号1はトーチ本体を示す。このトーチ本体1は、中心部材を構成するインナースリーブ3と、このインナースリーブ3の外周に嵌合されるアウタースリーブ5と、このアウタースリーブ5の外周に嵌合されるホルダー7と、インナースリーブ3の先端にマグネットリング8を挟んで嵌合されるノズル台座9とを備えて構成されている。インナースリーブ3の先端には袋形状の電極本体13が着脱自在な状態で嵌合され、この電極本体13のプラズマアーク発生点となる先端には、プラズマアークの高熱に耐え得る高融点材料からなる(例えば、酸素プラズマ切断の場合、ハフニウム、ジルコニウム或いはそれらの合金製等の)耐熱インサート14が設けられている。この電極の消耗は、この耐熱インサート14の部分で発生する。
【0016】
この電極本体13の外周には絶縁材製の筒状のガイド15が嵌合され、このガイド15の外周には先端へ向かってテーパした筒状のノズル17が嵌合されている。このノズル17の基端部17aはノズル台座9に着脱自在な状態で圧接されている。トーチ本体1のノズル台座9には、図示されていないパイロットアーク電流配線が接続されている(この配線は、トーチ本体内部に設けられ、図示されていないプラズマアーク電源と接続されている)。ノズル17の基端部がノズル台座9に圧接されることによって、両者の圧接面が通電面となり、ノズル17がノズル台座9に電気的に接続される。このようにして、パイロットアーク点火時にノズル17へ電流を供給するパイロットアーク電流経路が構成されている(因みに、従来は、トーチ本体の外殻を構成する部材、例えばノズルを保持するためリテーニングキャップがパイロットアーク電流経路として用いられ、リーテーニングキャップにノズルが当接することによって、ノズルへのパイロットアーク電流経路が形成されていた。)。さらに、ノズル台座9の先端面には、弾性のある電気接触端子65が幾つか設けられており、ノズル17をノズル台座9に取りつけた時、その電気接触端子65が撓んで、強い弾性力をもって、ノズル17の基端部外面に接触するようになっている。この電気接触端子65により、ノズル17とノズル台座9との電気接続はより確実に確保される。ノズル17の先端には、プラズマアークを十分に絞ってジェット流にして前方へ噴出するための、十分に細い口径を備えたオリフィス18が形成されている。
【0017】
ノズル17の先端部17bの外周には、図2に分り易く示すように、合成樹脂製の環状絶縁体19が嵌合され、この絶縁体19の外周には、例えば、ピアッシング時のスパッタや被切断材(ワーク)71の跳ね上がりによるノズル17の損傷を防止するための、フランジ付きのシールドキャップ21が嵌合されている。ノズル17と絶縁体19とシールドキャップ21は、一体的につまり互いに固定的に結合されて、通常の取り扱いでは分離されることのない、図2に示す単一部品として構成されている。よって、ノズル17の交換の際には、ノズル17と絶縁体19とシールドキャップ21が一緒に交換される。
【0018】
これらの構造の外側に、ノズル17やガイド15や電極本体13などのトーチ本体1から着脱自在な部品をトーチ本体1から外れないよう保持するためのリテーナキャップ本体23が被せられる。リテーナキャップ本体23は、リテーナとしての役目だけでなく、トーチの外殻としての役目も併せ持つ。リーナキャップ本体23の先端に形成されたフック23aによって、シールドキャップ21の外周が保持される。すなわち、このフック23aの基側の段部23bはシールドキャップ21のフランジ21aにOリングを挟んで引っかけられ、フック23aの先端側の段部23cはシールドキャップ21の段部21bに引っかけられる。そして、このリテーナキャップ本体23の後端は上述した各部材を覆ってトーチ本体1のホルダー7側に延び、固定リング25を介してホルダー7に連結される。
【0019】
アウタースリーブ5には、その内部を貫通するプラズマガス通路31が形成されている。このプラズマガス通路31には、(例えば酸素プラズマ切断の場合には酸素80モル%と窒素20モル%の混合気体からなるような)プラズマガスが導かれる。このプラズマガスは、アウタースリーブ5のプラズマガス通路31を経た後、ノズル台座9の内部で略くの字状に曲がるプラズマガス通路33に入り、ガイド15に形成されたスワラ(半径方向に対し周方向へ若干傾いてガイド15に穿たれた複数の貫通孔)35を経て旋回流を与えられ、ノズル・電極間通路37に流出し、耐熱インサート14から出るアークのエネルギーでプラズマ化され、旋回するプラズマアークとなってノズル17のオリフィス18を経て外部に噴出する。
【0020】
また、アウタースリーブ5には、その内部を貫通する二次ガス通路41が形成されている。この二次ガス通路41はアウタースリーブ5の内部で略直角に曲がり、アウタースリーブ5とリテーナキャップ本体23間に形成された環状の空間43に連通する。二次ガス通路41を経た二次ガス(例えば、酸素プラズマ切断の場合にプラズマプラズマガスより低い酸素濃度をもつ混合ガスや空気)は、この環状の空間43に入り、ここからリテーナキャップ本体23と二次ガス通路カバー24とで囲まれた多数本の二次ガス通路45に流入する。この二次ガス通路45は、例えば、リテーナキャップ本体23の外周にその基端部から先端部にかかけてその軸方向に沿って延びる凹溝23bを形成し、この凹溝23bに二次ガス通路カバー24を被せて構成される。この二次ガス通路45を経た二次ガスは、図2に拡大して示すように、リテーナキャップ本体23の先端部の内側の壁に各二次ガス通路45に対応して穿たれた貫通穴23cを通じて、リテーナキャップ本体23とシールドキャップ21間に形成された環状の空間47に流出し、シールドキャップ21に形成された二次ガススワラ(二次ガスをプラズマガスと同方向へ旋回させるように、半径方向に対し周方向へ若干傾いてシールドキャップ21に穿たれた複数の貫通孔)21cを通じて、旋回流となってノズル17とシールドキャップ21間の環状空間49に入り、シールドキャップ21の開口21dから外部に噴出する。これによって、旋回するプラズマアーク81の周囲には同方向へ旋回する二次ガスカーテン82が形成される。
【0021】
トーチ本体1のホルダー7には、その内部を貫通する三次ガス通路51が形成されている。この三次ガス通路51は、ホルダー7とリテーナキャップ本体23と固定リング25との間に形成された環状の空間53に連通する。三次ガス通路51を経た三次ガス(例えば、酸素プラズマ切断の場合、二次ガスより高い酸素濃度をもつ混合ガスや純酸素ガスなど)はこの環状の空間53に入り、ここからリテーナキャップ本体23と三次ガス通路カバー54とで囲まれた複数の三次ガス通路55を通じて流れる。この三次ガス通路55は、例えば、リテーナキャップ本体23の外周にその基端部から先端部にかけてその軸方向に沿って延びる凹溝23dを形成し、この凹溝23dに三次ガス通路カバー54を被せて構成される。
【0022】
そして、この三次ガス通路55を経た三次ガスは、図2に拡大して示すように、リテーナキャップ本体23の先端部に形成された三次ガススワラ(三次ガスをプラズマガスや二次ガスと同方向へ旋回させるように、半径方向に対し周方向へ若干傾いてリテーナキャップ本体23の先端部を貫通する複数の貫通孔)56を通じて旋回流を付与されて、シールドキャップ21の外周に衝突するように噴出し、これにより二次ガス82の周囲に三次ガスカーテン83が形成される。
【0023】
図3は、リテーナキャップ本体23をトーチ先端側から見た正面図であるが、ここに示すように、リテーナキャップ本体23に形成される二次ガス通路45及び三次ガス通路55は、トーチ中心軸を中心にした放射状に略等間隔で交互に配置される。
【0024】
これら二次ガス通路45或いは三次ガス通路55は、リテーナキャップ本体23の内部を貫通して形成されるものに限定されず、リテーナキャップ本体23の外側に外部通路を回し、この外部通路を通じて、二次ガス或いは三次ガスをプラズマアークの周囲に導く構成としてもよい。また、二次ガス及び三次ガスを本実施形態では旋回流としたが、旋回流のメリットを若干犠牲にして、ガス通路製作の容易な径方向気流(旋回流ではない)としてもよい。
【0025】
インナースリーブ3の内部に、そこを貫通する冷却水通路61が形成されている。この冷却水通路61にはトーチ本体1の外部から冷却水が導かれる。この冷却水は袋形状の電極本体13に入り、この電極本体13の先端部を冷却した後、図2に示すように、冷却水通路61を構成するパイプ61aと電極本体13の内周との間の環状空間を逆流し、その先から、図示を省略したアウタースリーブ5内の中継流路を通じて、ノズル17の外側に形成された冷却水通路63に流出する。
【0026】
この冷却水通路63には、ノズル17の外周面の大部分が臨む他に、シールドキャップ21のフランジ21aと、リテーナキャップ本体23の内周面の大部分とが同時に臨んでおり、これらの各部材17,21,23は、この冷却水通路63を循環する冷却水によって直接的、かつ強制的に冷却される。なお、最も高温になる部分はノズル17の先端近傍であるため、この先端近傍にまで冷却水を導入できるように、絶縁体19及びシールドキャップ21は、設計上で可能な限り、ノズル17の最も先端部17bに取りつけることが望ましい。
【0027】
冷却水通路63を出た冷却水は、図示を省略したアウタースリーブ5内の冷却水排出通路を通じて、トーチ本体外部に排出される。
【0028】
冷却水通路63を循環する冷却水は、この冷却水通路63を囲む諸部品間の境界では、それらの境界に挿入されたOリングによって封水されている。ただし、一体的な単一部品として構成されたノズル17と絶縁体19とシールドキャップ21の間の境界では、樹脂製の絶縁体19が次のようにして封水するようになっている。すなわち、図2に示すように、シールドキャップ21の内周には、絶縁体19を保持するための環状の段部21eがあり、この段部21eの表面上に環条状の突起21fが形成されている。この突起21fが、絶縁体19の下面に食い込んで、シールドキャップ21と絶縁体19との境界を封水する。また、絶縁体19の内周に存在する環状の段部19aに対して、ノズル17の外周に形成された環状の段部17cが嵌り合う。ノズル17の段部17cの外角部17dの断面は若干鋭角になった楔形をしており、この角部17dが絶縁体19の段部19aに内角部に食い込んで、絶縁体19とノズル17との境界を封水する。
【0029】
以上のプラズマトーチにおいて、被切断材71の切断が開始される場合、まず、所定流量及び所定圧力のプラズマガスがプラズマガス通路31に流されると共に、電極本体13とノズル17及び被切断材71との間に高電圧が印加される。このときのノズル17への通電経路は、前述したように、図示しないプラズマ電源から図示しない配線を通りノズル台座9を経てノズル17へ至る経路である。
【0030】
電極本体13とノズル17間に印可された高電圧により、電極本体13とノズル17間でパイロットアークが形成され、パイロットアークのエネルギーでプラズマガスがプラズマ化され、ノズル17のオリフィス18を通じて噴出される。これと同時に、パイロットアークがプラズマガスの流れに押し流されて、オリフィス18を通り抜け、被切断材71につながる。このとき、ノズル17への通電がターンオフされ、電極本体13と被切断材71との間にメインのプラズマアーク81が確立し、このメインのプラズマアーク81によって、被切断材71の切断が実行される。
【0031】
この被切断材71の切断実行中には、電極本体13、ノズル17、シールドキャップ21、並びにリテーナキャップ本体23が常時高温にさらされる。
【0032】
この実施形態では、電極本体13が直接水冷で強力に冷却されることは勿論であるが、それに加え、冷却水通路63にノズル17の外周面の大部分が臨むだけでなく、シールドキャップ21のフランジ21aが冷却水通路63に臨み、更にリテーナキャップ本体23の内周面の大部分も冷却水通路63に臨んでいるので、これらの各部材17,21,23も直接水冷によって直接かつ強力に冷却される。従って、ノズル17、シールドキャップ21、及びリテーナキャップ本体23を十分に冷却することができる。
【0033】
シールドキャップ21が直接水冷により低温に維持されるため、ピアッシング時にドロスが吹きあがって、高温の溶融金属がシールドキャップ21に付着しても、このシールドキャップ21が溶損することがなく、その耐久性が向上する。しかも、シールドキャップ21の開口21dが溶損しないので、二次ガスのガス流の均一性が確保され、被切断材71の切断品質を向上させることができ、より板厚の厚い被切断材71のピアッシングが可能になる。
【0034】
また、リテーナキャップ本体23の内周面の大部分が冷却水に晒されて、直接かつ強力に水冷される。リテーナキャップ本体23はトーチの外殻を構成しており、その外周面の大部分が外部に露出しているため、プラズマアークから大きい輻射熱を受けるが、その外部露出した外周面の裏側の内周面の大部分が直接且つ強力に水冷されるため、切断中のリテーナキャップ本体23の温度上昇が効果的に抑制される。よって、切断終了後すぐにリテーナキャップ本体23に触れることができ、切断終了後速やかに電極やノズルなどの消耗部品の交換作業に入ることができる。
【0035】
また、1つの冷却水通路63でノズル17、シールドキャップ21及びリテーナキャップ本体23の3部品を同時に冷却するので、従来のようにシールドキャップ21やリテーナキャップ本体23を水冷するためにそれぞれに専用の冷却水通路を設ける必要が無く、よって、同じ定格電流であっても従来よりトーチのサイズを小さく設計できる。
【0036】
また、交換部品である電極13、ガイド15、ノズル17、絶縁体19及びシールドキャップ21が、単一のリテーナキャップ本体23により、固定リング25を介してトーチ本体1に着脱可能に連結されている。このように単一のリテーナキャップ23で全ての交換部品を保持できている理由は、トーチ本体1から供給される二次ガスや三次ガス(アシストガス)をプラズマアークの近傍に導くための二次ガス通路45及び三次ガス通路55(アシストガス通路)を、リテーナキャップの壁の内部(又は外側)に形成したため、従来のような内側リテーナキャップと外側リテーナキャップという2重のリテーナキャップ構造が不要になったからである。このように単一のリテーナキャップで全ての交換部品を保持することにより、部品交換時には、単一のリテーナキャップを取り外すだけで分解ができ、交換作業が簡単になる。
【0037】
上記構成では、ノズル17の外側に冷却水通路63が形成され、ノズル17の先端にはノズル17から電気絶縁されたシールドキャップ21が固定されているため、ノズル17へのパイロットアークの電流経路を、従来のようにノズル17の先端に設けることが困難になる。そこで、この実施形態では、ノズル台座9を経る電流経路を形成し、ノズル17の基端部17aをノズル台座9に押し付け接触させることにより、この電流経路にノズル17を電気的に接続している。更に、ノズル17に強い弾性力で接触する電気接続端子65をノズル台座9に設けることにより、簡単かつ確実に、ノズル17を電流経路に接続することができる。
【0038】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプラズマトーチの一実施形態を示す断面図である。
【図2】ノズルとリテーナキャップの先端部分を拡大して示した断面図である。
【図3】リテーナキャップ本体をトーチ先端側から見た正面図である。
【符号の説明】
1 トーチ本体
3 インナースリーブ
5 アウタースリーブ
7 ホルダー
9 ノズル台座
13 電極本体
15 ガイド
17 ノズル
18 オリフィス
19 絶縁体
21 シールドキャップ
21a フランジ
23 リテーナキャップ本体
31,33 プラズマガス通路
41 二次ガス通路
51 三次ガス通路
63 冷却水通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in the structure of a retainer cap for holding a nozzle.
[0002]
[Prior art]
In general, a plasma torch is known in which a nozzle arranged to cover an electrode with a plasma gas passage is provided at the tip of a torch body, and a plasma arc is generated between the electrode and a material to be cut through the orifice of the nozzle. Yes. In this plasma torch, in order to form an atmosphere around the plasma arc, to enhance the cooling effect of the nozzle peripheral member, or to adjust the bevel angle with high accuracy, a secondary gas ( One that supplies an assist gas) is known. A conventional plasma torch for supplying a secondary gas has an inner retainer cap that is placed on the outside of the nozzle to hold the nozzle and provides a cooling water passage around the nozzle, and covers the nozzle tip to protect the nozzle tip. A shield cap and an outer retainer cap that covers the outside of the shield cap and holds the shield cap are provided, and an annular space between the inner retainer cap and the outer retainer cap serves as a passage for the secondary gas. In this configuration, when replacing the nozzle and electrode parts, it is necessary to remove the plurality of caps, which makes it difficult to replace parts. In order to solve this problem, conventionally, a plurality of caps integrated with each other has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 9-285868).
[0003]
Regardless of whether a plurality of caps are integrated or not, in the conventional general plasma torch configuration, the space between the outer retainer cap and the inner retainer cap is a secondary gas passage, and the inner side of the inner retainer cap is arranged. Since the space (the space between the inner cap and the nozzle) is the cooling water passage, the outer retainer cap is separated from the cooling water passage by the secondary gas passage, and therefore the outer retainer cap is cooled by the secondary gas exclusively by air cooling. Is called. However, during cutting, the outer retainer cap is heated by the radiation of the plasma arc, but cooling of the outer retainer cap is insufficient only by air cooling with the secondary gas. There is a problem that the retainer cap cannot be touched, and it is not possible to enter the parts replacement work until the retainer cap is cooled.
[0004]
Therefore, conventionally, a device for increasing the flow rate of the secondary gas to enhance the cooling effect has been proposed (Japanese Patent Publication No. 2-504603). However, if an industrial gas such as nitrogen or oxygen is used as the secondary gas, there arises a problem that the running cost increases due to an increase in consumption. On the other hand, a structure in which the outer retainer cap is formed into a bag shape, cooling water is supplied thereto, and the outer retainer cap is cooled with water has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 5-84579). However, the structure in which the outer retainer cap is water-cooled also has a plurality of caps, and there is a problem that disassembly and reassembly work at the time of parts replacement are troublesome.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-described problems of the prior art and increase the efficiency of the plasma torch component replacement work. That is, the object of the present invention is to eliminate the need to remove a plurality of caps when replacing the parts of the torch, and to allow the outer retainer cap to be cooled well during cutting so that the parts can be replaced immediately after cutting. There is in doing so.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A plasma torch according to a first aspect of the present invention comprises a nozzle arranged to cover an electrode with a plasma gas passage therebetween at the tip of a torch body, and a plasma arc between the electrode and a material to be cut through the nozzle orifice. And a cylindrical retainer cap that forms an outer shell of the torch, covers the outer periphery of the nozzle, holds the nozzle, and is detachably fixed to the torch body. An assist gas passage for guiding the assist gas supplied from the torch body to the vicinity of the plasma arc ejected from the orifice is provided inside the retainer cap wall or outside the retainer cap.
[0007]
According to the present invention, the retainer cap that holds the nozzle is formed with the assist gas passage that guides the assist gas supplied from the torch body to the vicinity of the plasma arc, so that the conventional assist gas passage is formed. Double retainer caps, inner retainer cap and outer retainer cap, are no longer necessary, and one retainer cap is sufficient. Therefore, it is not necessary to remove a plurality of caps when disassembling and reassembling at the time of component replacement, and work complexity is eliminated.
[0008]
A plasma torch according to a second aspect of the present invention comprises a nozzle arranged to cover an electrode with a plasma gas passage therebetween at the tip of the torch body, and a plasma arc between the electrode and the material to be cut through the nozzle orifice. A cylindrical retainer cap that forms the outer shell of the torch, covers the outer periphery of the nozzle, holds the nozzle and is detachably fixed to the torch body, and the inner periphery of the retainer cap And a space where the surface and the outer peripheral surface of the nozzle face. Then, cooling water is introduced into the space, so that the space functions as a cooling water passage for cooling the retainer cap and the nozzle at the same time.
[0009]
According to this invention, the retainer cap is also water-cooled together with the nozzle, so even if the retainer cap receives a large amount of radiant heat from the plasma arc during cutting, the heating of the retainer cap is suppressed, and thus consumable parts such as nozzles and electrodes. When it is necessary to replace the cap, the retainer cap can be removed by touching it immediately after the cutting is completed, and the replacement operation can be started immediately.
[0010]
In a preferred embodiment, a shield cap for protecting the nozzle tip is attached to the tip of the nozzle. The retainer cap holds the shield cap and the nozzle by locking the shield cap at the tip. With this configuration, the above-described cooling water passage can be formed in a space surrounded by the retainer cap, the shield cap, and the nozzle. Therefore, the three components of the retainer cap, the shield cap, and the nozzle are effectively cooled with water at once.
[0011]
The retainer cap of the plasma torch according to the third aspect of the present invention is a cylindrical part that constitutes the outer shell of the torch, covers the outer periphery of the nozzle in the torch, holds the nozzle, and is detachably fixed to the torch. An assist gas passage for guiding the assist gas to the vicinity of the plasma arc ejected from the nozzle is provided inside or outside the wall. Since the retainer cap itself has an assist gas passage, the nozzle can be held by this one retainer cap.
[0012]
In a preferred embodiment, the retainer cap is coupled to the torch body at the proximal end and supports the distal end of the nozzle at the distal end. The assist gas passage runs from the proximal end portion to the distal end portion of the retainer cap. Therefore, since this retainer cap guides the assist gas from the torch body to the tip of the nozzle, it is necessary to provide another extra part for providing an assist gas passage from the torch body to the tip of the nozzle. As a result, the torch component configuration is simplified and the torch can be easily downsized. In addition, the space inside the retainer cap can be used as a cooling water passage over a wide range from the base end portion to the tip end portion, and the cooling efficiency of the retainer cap is improved.
[0013]
The retainer cap of the plasma torch according to the fourth aspect of the present invention is a cylindrical part that constitutes the outer shell of the torch, covers the outer periphery of the nozzle in the torch, holds the nozzle, and is detachably fixed to the torch. The nozzle has an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the nozzle, and a cooling water passage is formed between the inner peripheral surface and the nozzle outer peripheral surface, whereby the cooling water flowing through the cooling water passage is exposed together with the nozzle. The water is cooled.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a plasma torch according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional structure of the nozzle incorporated in the plasma torch and the tip of the retainer cap for holding the nozzle.
[0015]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a torch body. The torch body 1 includes an
[0016]
A cylindrical guide 15 made of an insulating material is fitted to the outer periphery of the electrode body 13, and a
[0017]
As shown in FIG. 2, an
[0018]
A retainer cap
[0019]
A
[0020]
Further, the
[0021]
The
[0022]
Then, the tertiary gas that has passed through the
[0023]
FIG. 3 is a front view of the retainer cap
[0024]
These
[0025]
A cooling
[0026]
In addition to facing most of the outer peripheral surface of the
[0027]
The cooling water exiting the cooling
[0028]
The cooling water circulating through the cooling
[0029]
In the above plasma torch, when the cutting of the workpiece 71 is started, first, a plasma gas having a predetermined flow rate and a predetermined pressure is caused to flow into the
[0030]
Due to the high voltage applied between the electrode body 13 and the
[0031]
While the material to be cut 71 is being cut, the electrode main body 13, the
[0032]
In this embodiment, of course, the electrode body 13 is strongly cooled by direct water cooling, but in addition to that, most of the outer peripheral surface of the
[0033]
Since the
[0034]
Further, most of the inner peripheral surface of the
[0035]
In addition, since the three components of the
[0036]
In addition, the electrode 13, the guide 15, the
[0037]
In the above configuration, the cooling
[0038]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on one Embodiment, it is clear that this invention is not limited to this.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a plasma torch according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of tip portions of a nozzle and a retainer cap.
FIG. 3 is a front view of the retainer cap body as viewed from the front end side of the torch.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torch
Claims (4)
前記ノズルの先端部に装着された、前記ノズルの先端部を保護するためのシールドキャップと、
前記トーチの外殻を構成し、前記ノズルの外周を覆い、前記シールドキャップを保持することで前記シールドキャップ及び前記ノズルを前記トーチ本体に着脱自在に固定する筒状のリテーナキャップと
を備え、
前記リテーナキャップの壁内部又は前記リテーナキャップの外側に、前記トーチ本体から供給されるアシストガスを前記オリフィスから噴出するプラズマアークの近傍に導くアシストガス通路を有し、
前記ノズルの外側に冷却水通路が形成され、前記冷却水通路には前記ノズルと前記シールドキャップと前記リテーナキャップとが臨み、前記冷却水通路内の冷却水により、前記ノズルと前記シールドキャップと前記リテーナキャップが同時に冷却されるようになっているプラズマトーチ。In a plasma torch that includes a nozzle arranged to cover the electrode across the plasma gas passage at the tip of the torch body, and generates a plasma arc between the electrode and the material to be cut through the orifice of the nozzle,
A shield cap attached to the tip of the nozzle for protecting the tip of the nozzle;
It constitutes an outer shell of the torch, covering the outer periphery of the nozzle, and the cylindrical retainer cap for removably securing the shield cap and the nozzle in the torch body by holding the shield cap <br/> With
An assist gas passage that guides assist gas supplied from the torch body to the vicinity of a plasma arc that is ejected from the orifice inside the retainer cap wall or outside the retainer cap ;
A cooling water passage is formed outside the nozzle, and the nozzle, the shield cap, and the retainer cap face the cooling water passage, and the cooling water in the cooling water passage causes the nozzle, the shield cap, and the A plasma torch in which the retainer cap is cooled at the same time .
壁内部又は外側に、前記ノズルから噴出するプラズマアークの近傍にアシストガスを導くためのアシストガス通路を備え、
基端部にてトーチ本体に結合され、先端部にて前記ノズルの先端部に装着されたシールドキャップを保持し、それにより、前記シールドキャップ及び前記ノズルを前記トーチ本体に固定するようになっており、
前記ノズルの外周面に対面する内周面を有し、この内周面と前記ノズルの外周面との間に、前記ノズルと前記シールドキャップと前記リテーナキャップとが臨む冷却水通路を形成して、前記冷却水通路内の冷却水により、前記ノズルと前記シールドキャップと前記リテーナキャップが同時に冷却されるようにするリテーナキャップ。In the cylindrical retainer cap that constitutes the outer shell of the torch of the plasma torch, covers the outer periphery of the nozzle in the torch, holds the nozzle and is detachably fixed to the torch.
An assist gas passage for guiding the assist gas to the vicinity of the plasma arc ejected from the nozzle is provided inside or outside the wall,
A shield cap that is coupled to the torch main body at the base end portion and is attached to the tip end portion of the nozzle at the tip end portion, thereby fixing the shield cap and the nozzle to the torch main body. And
An inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the nozzle is formed, and a cooling water passage facing the nozzle, the shield cap, and the retainer cap is formed between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the nozzle. A retainer cap configured to cool the nozzle, the shield cap, and the retainer cap at the same time by the cooling water in the cooling water passage .
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