JP4503981B2 - 一体型乾式安全器を有するトーチ - Google Patents

Description

本技法は、トーチシステム一般に関するものであり、より詳しくはガストーチ用の乾式安全器に関するものである。本技法は具体的には、例えば多孔性金属インサートのようなヘッド装着式逆火阻止フィルタを有するガストーチを提供する。

ガス溶接トーチ及びガス切断トーチのようなトーチシステムでは、燃料−酸素混合気の望ましくない逆流及び熱の影響が、炎をトーチシステムの中へ戻して伝播させる。通常この内部への炎の伝播は逆火と呼ばれている。例えば、ガストーチが不適正に点火されるか、又は燃料若しくは酸素の消費の後にそれが一掃されなかった場合、混合された燃料と酸素とがガストーチの中へ戻される潜在的危険性がある。もし点火源がその後この燃料−酸素混合気に持ち込まれたなら、その時炎の前線が、後ろへ伝播してガストーチの火口部、ヘッド部、及び本体部をとおり、そして更にトーチシステムの中へ伝播することになりかねない。通常、内部の炎の前線は、それが消されるまで又はそれが燃焼のための適正な燃料−酸素混合気をもはやもてなくなるまで、トーチシステムを通って増進する。内部の炎の前線が更にトーチシステムの中に伝播するとき、使用者に対する傷害及び危害の危険性も一般的に増加する。

従って、ガストーチの火口部近くで逆火を阻止するための技法が必要とされている。

本技法は、本体部、ヘッド部、及び火口部を有するガストーチ用の、ヘッドに装着可能な乾式安全器を提供する。ヘッドに装着可能な乾式安全器は、切断トーチ、溶接トーチ、加熱トーチ等々のような様々なガストーチに配設される。乾式安全器は、多孔性金属構造体のような様々なろ過機構も包含する。例えば、多孔性金属構造体は、非直線またはランダムな流動様式を形作るために、ステンレス鋼粉末のような金属粒子から焼結される。

請求項１に記載の本発明は、高圧酸素供給通路、酸素供給通路及び燃料供給通路を有するトーチ本体と、トーチ本体に結合されたトーチヘッドであって、前記高圧酸素供給通路に連通した高圧酸素入口と、前記酸素供給通路に連通した酸素入口と、前記燃料供給通路に連通した燃料入口と、乾式安全器を受容するためのフィルタレセプタクルとを有し、前記燃料供給入口がフィルタレセプタクルに連通して成るトーチヘッドと、トーチヘッドに結合されたトーチ火口と、前記フィルタレセプタクル及び該フィルタレセプタクル内に配置された前記乾式安全器を貫通して延在し、高圧酸素が、酸素と燃料との混合気と混じることを防止し、かつ、前記トーチ火口へ高圧酸素を供給するための通路とを具備する工業用トーチを要旨とする。
本発明の前述の及び他の利点及び特徴は、次の詳細な説明を読みまた添付図を参照することにより明らかになるであろう。

以下に詳述されるように、本技法は、図１に図解されるようなトーチシステム１０において、逆火を阻止するためのシステム及び方法を提供する。図示されているトーチシステム１０は、酸素供給ライン１８及び燃料供給ライン２０を介してそれぞれ酸素供給源１４及び燃料供給源１６に連結されたガストーチ１２を含んでいる。図解された実施態様ではガストーチ１２は、手持ち式切断トーチとして形作られている。しかしながら、ガストーチ１２が、溶接トーチ、切断トーチ、汎用加熱トーチ、又は他の所望のトーチ構造形を含んでなるものであってもよい。トーチシステム１０が、コンピュータ制御のロボットアームのような自動化された位置決めシステムも具備していてもよい。これらのどの構造形においても、本技法のトーチシステム１０は、逆火がガストーチ１２の火口近くで阻止されるように、ガストーチ１２のヘッドに配設された一体型乾式安全器を有している。

トーチシステム１０は、酸素及び燃料のガストーチ１２への供給を円滑にするために、様々な、弁、圧力調整器、圧力計、及び流量制御機構を有している。例えば、酸素供給源１４及び燃料供給源１６は、開/閉弁２２及び２４、圧力調整器２６及び２８、並びに圧力計３０及び３２をそれぞれ有している。ガストーチ１２は、酸素及び燃料のための様々な流量制御機構も有している。例えばガストーチ１２は、ガストーチ１２を通る酸素及び燃料の流量を制御するために酸素弁３４及び燃料弁３６を有している。図示された実施態様ではガストーチ１２は、切断用途のための更なる酸素を供給するために高圧弁若しくは引き金３８も有している。しかしながら上述したように、ガストーチ１２は、本技法の範囲に含まれる酸素及び燃料供給コンポーネントのどんな適切な構造形も包含する。

図２に図解されるように、ガストーチ１２は、ヘッド４２に結合された火口４０を具備しており、前記ヘッド４２は本体４４に結合されている。ガストーチ１２の本体４４は、高圧酸素通路４８、酸素通路５０、及び燃料通路５２の周りに配設されたハンドル４６を有している。酸素通路５０及び燃料通路５２がそれぞれ、予熱された酸素と燃料とを運ぶようにされていることも銘記されるべきである。本体４４の流量調整部分５４において、ガストーチ１２は、酸素供給ライン１８及び燃料供給ライン２０にそれぞれ連結可能な酸素ライン継手５６及び燃料ライン継手５８を有している。上述したように、酸素弁３４及び燃料弁３６は、酸素通路５０及び燃料通路５２を通る酸素及び燃料の流量を制御する。切断用途では、引き金３８が、高圧酸素通路４８を通る酸素の高圧の供給路を開放及び閉鎖して、切断のための適切な炎を作り出す。

ガストーチ１２のヘッド４２において、高圧酸素通路４８は、高圧酸素入口６０の中に延び、一方酸素通路５０及び燃料通路５２は、酸素入口６２及び燃料入口６４の中にそれぞれ延びる。図３の図解された実施態様では、酸素入口６２及び燃料入口６４は、ヘッドに装着可能な逆火阻止フィルタ６６を通して酸素と燃料とを供給する。ヘッド４２内の酸素と燃料との混合気は、逆火阻止フィルタ６６を通過した後、火口４０から放出されて火口４０の下流に炎を形成する。引き金３８を引くと、高圧酸素もヘッド４２を通過して火口４０から放出され、そして切断のために炎を強める。どんな適切な火口４０も本技法の範囲内で使用され得る。

図４は、ヘッド４２から分解された逆火阻止フィルタ６６の側面断面図である。逆火阻止フィルタ６６は、逆火が、本体４４の更なる上流である酸素供給ライン１８及び燃料供給ライン２０等の中へ伝播及び増進する前に、ヘッド４２内で逆火を阻止するように働く。図解された実施態様では、逆火阻止フィルタ６６は、概ね環状のフィルタ構造体６８と、環状フィルタ構造体６８の周囲に配設された外側シール若しくは酸素−燃料セパレータ７０と、環状フィルタ構造体６８の端部７４に配設されたねじ付き保持器７２とを有している。逆火阻止フィルタ６６の様々な構成要素は、ステンレス鋼、銅、及び黄銅等のような適切な材料から形作られる。逆火阻止フィルタ６６の一つの実施態様では、環状フィルタ構造体６８はステンレス鋼を含んでなるものであり、外側シール７０は銅を含んでなるものであり、ねじ付き保持器７２は黄銅を含んでなるものである。

環状フィルタ構造体６８は、多孔性金属フィルタのような様々な濾過機構を具備する。例えば、環状フィルタ構造体６８は、粒状の金属（例えば粉末ステンレス鋼）から作られた焼結金属フィルタエレメントを含んでなるものであり、前記焼結金属フィルタエレメントは、粒子状金属を多孔性金属の塊に結合させるために、まとまった形になるように圧縮されて焼結される。しかしながら、環状フィルタ構造体６８を形作るために、金属射出成形のような他の適切な製造方法が使用されてもよい。金属粒子のランダムな、サイズ、形状、及び充填を考えると、環状フィルタ構造体６８は、金属の塊を通して延在する比較的ランダムな細孔を有する。これらランダムな細孔の詳しい、サイズ、方向、及び特性は、環状フィルタ構造体６８を作り出すために使用される金属及び製造方法に大きく依存している。しかしながら、前述のランダムな細孔は通常、例えば１００ミクロン未満（例えば５〜２０ミクロン）の比較的微細な直径を有している。作動中に、これらのランダムな孔は、炎の前線、即ちガストーチ１２の中に戻るように伝播する逆火、を冷却して消滅させる。

図５に図解されるように、逆火阻止フィルタ６６は、環状フィルタ構造体６８が酸素入口６２及び燃料入口６４に隣接して配設されるように、ヘッド４２のフィルタレセプタクル７６の中に挿入可能である。上述したように、外側シール若しくは酸素−燃料セパレータ７０は、酸素入口６２と燃料入口６４との間に配設されて、酸素が環状フィルタ構造体６８を通過する前に、酸素と燃料とが混合されることを防ぐ。酸素と燃料とはその後環状フィルタ構造体６８の下流で混合する。環状フィルタ構造体６８の比較的微細な孔の性質が、酸素−燃料混合気の逆流も減少させ、それによって、ヘッド４２の上流での逆火の潜在的危険性がさらに低減される。外側シール７０は、圧入、収縮嵌め、又はスナップ嵌めされるか、そうでなければ環状フィルタ構造体６８の周囲に固定される。例えば、環状フィルタ構造体６８が外側シール７０を受け入れるための溝を有することがある。代わりに、外側シール７０との圧縮的嵌め合いを円滑にするために、環状フィルタ構造体６８が、変化する直径又は楔形を有していてもよい。外側シール７０は、フィルタレセプタクル７６内の楔部分８２に接して密閉することが可能な外側楔形８０も有することがある。その他のどんな適切な密封機構も本技法の範囲にある。

高圧酸素入口６０も、酸素入口６２及び燃料入口６４から密閉されて、ヘッド４２の上流での望ましくない混合を防ぐ。例えば、高圧酸素入口６０は、例えば通路７８を通して火口４０に直接的に結合されて、高圧酸素が、火口４０から放出されるまで、入口６２及び６４からの酸素及び燃料と混合しないようになっている。

前述され、また図５に図解されたように、逆火阻止フィルタ６６は、ねじ付き保持器７２によってフィルタレセプタクル７６内に保持されてもいる。ねじ付き保持器７２は、圧入、収縮嵌め、またはスナップ嵌めされるか、そうでなければ環状フィルタ構造体６８の周囲に固定される。例えば、環状フィルタ構造体６８が、ねじ付き保持器７２を受け入れるための溝を有することがある。代わりに、環状フィルタ構造体６８が、ねじ付き保持器７２との圧縮的嵌め合いを円滑にするために、変化する直径若しくは楔形を有してもよい。その他のどんな適切な取り付け機構も本技法の範囲内にある。作動中においては、環状フィルタ構造体６８は、ねじ付き保持器７２をフィルタレセプタクル７６の中の雌ねじ８４の中に回転させることにより、フィルタレセプタクル７６の中で固く固定される。代わりに、環状フィルタ構造体６８の全体が、フィルタレセプタクル７６の中に圧入されてもよい。外側保持器（非図示）も、火口４０をヘッド４２に固定するために、外側保持器ねじ８６にねじ込まれる。

本発明は、多様な変更形態及び代替形態が可能である一方で、具体的な実施態様が、例示を目的として添付図に示され、また本明細書で詳細が説明されてきた。しかしながら、本発明は、開示された特定の形態に限定されることが意図されていないことが理解されるべきである。それどころか、本発明は、特許請求の範囲で規定された本発明の精神及び範囲に含まれる全ての、変更形態、均等物、及び代替形態を含んでいる。

図１は、本発明の典型的なガストーチシステムの斜視図である。 図２は、図１に示されたガストーチシステムの典型的なガストーチの側面断面図である。 図３は、図２に示されたガストーチの典型的なヘッド部及び火口部の側面断面図である。 図４は、図３に示されたヘッド部から分解された典型的な逆火阻止フィルタの側面断面図である。 図５は、ヘッド部分に配設された逆火阻止フィルタの側面断面図である。

符号の説明

１２…ガストーチ
４０…火口
４２…ヘッド
４４…本体
６０…高圧酸素入口
６２…酸素入口
６４…燃料入口
６６…逆火阻止フィルタ
６８…環状フィルタ構造体

Claims (11)

1. 高圧酸素供給通路、酸素供給通路及び燃料供給通路を有するトーチ本体と、
   トーチ本体に結合されたトーチヘッドであって、前記高圧酸素供給通路に連通した高圧酸素入口、前記酸素供給通路に連通した酸素入口、前記燃料供給通路に連通した燃料入口、及び、乾式安全器を受容するためのフィルタレセプタクルを有し、前記燃料供給入口がフィルタレセプタクルに連通して成るトーチヘッドと、
   トーチヘッドに結合されたトーチ火口と、
   前記フィルタレセプタクル及び該フィルタレセプタクル内に配置された前記乾式安全器を貫通して延在し、高圧酸素が、酸素と燃料との混合気と混じることを防止し、かつ、前記トーチ火口へ高圧酸素を供給するための通路とを具備する工業用トーチ。
2. 乾式安全器が中空のインサートを具備する、請求項１に記載の工業用トーチ。
3. 乾式安全器が、非直線の通路を有する多孔性金属構造体を具備する、請求項１に記載の工業用トーチ。
4. 多孔性金属構造体が、圧縮されて焼結された金属粉末を含んでなるところの、請求項３に記載の工業用トーチ。
5. 多孔性金属構造体が、金属射出成形フィルタを含んでなるところの、請求項３に記載の工業用トーチ。
6. 多孔性金属構造体が、直径１００ミクロン未満のランダムな細孔を含んでなるところの、請求項３に記載の工業用トーチ。
7. 乾式安全器が、前記フィルタレセプタクル内へ流入する酸素の流れと燃料ガスの流れとの間に配設されたシールを具備するところの、請求項１に記載の工業用トーチ。
8. シールが環状金属リングを含んでなるところの、請求項７に記載の工業用トーチ。
9. 乾式安全器が、トーチヘッドを越える炎の伝播を防ぐようにされているところの、請求項１に記載の工業用トーチ。
10. トーチが、乾式安全器の下流に酸素−ガス混合領域を有するところの、請求項１に記載の工業用トーチ。
11. 酸素供給源及び燃料ガス供給源が予熱された供給源であるところの、請求項１に記載の工業用トーチ。

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