JP5086533B2 - ネジ構造、ネジ構造を有する電極、電極ホルダー、電極/電極ホルダーの組合せからなる装置、プラズマアークトーチ及び電極本体を製造する方法 - Google Patents
ネジ構造、ネジ構造を有する電極、電極ホルダー、電極/電極ホルダーの組合せからなる装置、プラズマアークトーチ及び電極本体を製造する方法 Download PDFInfo
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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Description
11 (電極ホルダーの)雄ネジ部
12 後側絶縁体
14 主トーチ本体
15 ネジ部
16 前側絶縁体
17 (電極ホルダーの)雌ネジ部
18 電極ホルダーアセンブリ
19 (電極の)雄ネジ部
20 電極
21 電極本体
22 ノズルアセンブリ
23 電子放出要素
24 プラズマガスコネクタ管
25 セパレータ
26 プラズマガス通路
27 山部
28 下端面
29 谷領域
30 シールドガスコネクタ管
31 Oリング
32 シールドガス通路
33 山平面
34 上端面
35 谷平面
36 プラズマガス通路
37 歯面
38 座ぐり穴
40 プラズマガス室
41 ノズル室
42 上側ノズル部材
44 金属インサートスリーブ
46 Oリング
48 下側ノズル先端
49 近位開口
50 ノズル出口オリフィス
52 邪魔板
54 座ぐり穴凹部
56 電極ホルダー
58 軸方向止まり穴
60 軸方向穴
62 連結部
63 ネジ山
64 冷媒管
66 穴
68 空間
69 シール
70 冷媒供給通路
71 堰
72 シールドガス通路
74 ノズル保持カップアセンブリ
76 シールドガス室
78 ノズル保持カップホルダー
80 ノズル保持カップ
81 スナップリング
82 トーチ外側ハウジング
84 絶縁物
86 フランジ
88 外向きフランジ
90 Oリング
92 長手方向溝
94 シールドガスノズル
96 シールドリテーナ
98 シールドガス流路
100 拡散板
112 冷媒入口コネクタ管
114 冷媒入口通路
116 溝部
118 冷媒室
120 第2溝部
122 冷媒戻り通路
126 環状空間
128 冷媒戻り通路
130 冷媒戻りコネクタ管
210 電気ポテンシャル源
212 スイッチ
214 レジスタ
216 加工品
K 内径
D 外径
ca 山頂点
ra 谷頂点
Dp 公称ピッチ径
dm 平均径
rw 谷領域幅
cw 山部幅
2α 侠角
p ピッチ
Claims (37)
- プラズマアークトーチのアークを放出し、前記プラズマアークトーチ内に取り外し可能に保持される電極において、
前記電極を前記プラズマアークトーチ内に取り外し可能に保持し、螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在する少なくとも一条のネジ形状を画成する雄ネジ部を備え、
前記雄ネジ部は、
前記雄ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記雄ネジ部のより小さい直径をなす内径と、
断面で見たときに、1つ以上の山輪郭を画成し、前記外径と前記内径との間に延在する対の歯面であって、ある山輪郭の前記歯面の各々は、少なくとも1つの線を画成し、該線は、山頂点において、その山輪郭の前記歯面の他方によって画成される線と交差し、さらに、これらの線の少なくとも1つは、谷頂点において、前記谷頂点に対して前記山輪郭と隣接する山輪郭における、前記歯面と対向する歯面によって画成される線と交差するような歯面と、
前記山頂点の直径と前記谷頂点の直径との中間に画成される公称ピッチ径と
を画成し、
前記公称ピッチ径は、前記内径以下である、
ことを特徴とする電極。 - 前記公称ピッチ径は、前記内径よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の電極。
- 電極がネジ接続部において電極ホルダーに取り外し可能に保持されるプラズマアークトーチ用の電極/電極ホルダーの組合せからなる装置において、
螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在する少なくとも一条のネジ形状を画成する雌ネジ部を有する電極ホルダーを備え、
前記雌ネジ部は、
前記雌ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記雌ネジ部のより小さい直径をなす内径と
を画成し、
前記電極ホルダーの前記雌ネジ部とネジ係合するための少なくとも一条のネジ形状を画成する雄ネジ部を有する電極をさらに備え、
前記雄ネジ部は、
前記雄ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記雄ネジ部のより小さい直径をなす内径と、
断面で見たときに、1つ以上の山輪郭を画成し、前記外径と前記内径との間に延在する対の歯面であって、ある山輪郭の前記歯面の各々は、少なくとも1つの線を画成し、該線は、山頂点において、その山輪郭の前記歯面の他方によって画成される線と交差し、さらに、前記線の少なくとも1つは、谷頂点において、前記谷頂点に対して前記山輪郭と隣接する山輪郭における、前記歯面と対向する歯面によって画成される線と交差するような歯面と、
前記山頂点の直径と前記谷頂点の直径との中間に画成される公称ピッチ径と
を画成し、
前記電極の前記公称ピッチ径は、前記電極ホルダーの前記内径以下である、
ことを特徴とする電極/電極ホルダーの組合せからなる装置。 - 前記電極の前記公称ピッチ径は、前記電極ホルダーの前記内径よりも小さいことを特徴とする請求項3に記載の電極/電極ホルダーの組合せからなる装置。
- 電極をプラズマアークトーチ内に取り外し可能に保持するための電極ホルダーにおいて、
前記電極ホルダーを前記プラズマアークトーチ内に取り外し可能に保持し、螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在する少なくとも一条のネジ形状を画成する雄ネジ部を備え、
前記雄ネジ部は、
前記雄ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記雄ネジ部のより小さい直径をなす内径と、
断面で見たときに、1つ以上の山輪郭を画成し、前記外径と前記内径との間に延在する対の歯面であって、ある山輪郭の前記歯面の各々は、少なくとも1つの線を画成し、該線は、山頂点において、その山輪郭の前記歯面の他方によって画成される線と交差し、さらに、それらの線の少なくとも1つは、谷頂点において、前記谷頂点に対して前記山輪郭と隣接する山輪郭における、前記歯面と対向する歯面によって画成される線と交差するような歯面と、
前記山頂点の直径と前記谷頂点の直径との中間に画成される公称ピッチ径と
を画成し、
前記公称ピッチ径は、前記内径以下である、
ことを特徴とする電極ホルダー。 - 前記雄ネジ部から離れた雌ネジ部であって、前記電極を前記電極ホルダーに取り外し可能に保持し、螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在する少なくとも一条のネジ形状を画成する雌ネジ部をさらに備え、
前記雌ネジ部は、
前記雌ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記雌ネジ部のより小さい直径をなす内径と、
断面で見たときに、1つ以上の山輪郭を画成し、前記外径と前記内径との間に延在する対の歯面であって、ある山輪郭の前記歯面の各々は、少なくとも1つの線を画成し、該線は、山頂点において、その山輪郭の前記歯面の他方によって画成される線と交差し、さらに、これらの線の少なくとも1つは、谷頂点において、前記谷頂点に対して前記山輪郭と隣接する山輪郭における、前記歯面と対向する歯面によって画成される線と交差するような歯面と、
前記山頂点の直径と前記谷頂点の直径との中間に画成される公称ピッチ径と
を画成し、
前記雌ネジ部の前記公称ピッチ径は、前記雌ネジ部の前記外径よりも小さい、
ことを特徴とする請求項5に記載の電極ホルダー。 - 前記雌ネジ部の前記公称ピッチ径は、前記雌ネジ部の前記内径よりも大きいことを特徴とする請求項6に記載の電極ホルダー。
- 電極がネジ接続部において電極ホルダーによって取り外し可能に保持されるプラズマアークトーチ用の電極/電極ホルダーの組合せからなる装置において、
螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在する少なくとも一条のネジ形状を画成するネジ部を有する電極ホルダーを備え、
前記ネジ部は、
前記ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記ネジ部のより小さい直径をなす内径と、
前記外径と前記内径との間の平均径と、
前記平均径から半径方向外側または半径方向内側に延在する山部と、
前記平均径から前記山部と逆方向の半径方向内側または半径方向外側に延在し、前記平均径に沿った幅を画成する谷領域と
を画成し、
前記電極ホルダーの前記ネジ部にネジ係合するための少なくとも一条のネジ形状を画成するネジ部を有する電極をさらに備え、
前記ネジ部は、
前記ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記ネジ部のより小さい直径をなす内径と、
前記外径と前記内径との間の平均径と、
前記平均径から半径方向外側または半径方向内側に延在する山部と、
前記平均径から前記山部と逆方向の半径方向内側または半径方向外側に延在し、前記平均径に沿った幅を画成する谷領域と
を画成し、
前記電極の前記谷領域の前記幅は、前記電極ホルダーの前記谷領域の前記幅よりも少なくとも35%広い、
ことを特徴とする電極/電極ホルダーの組合せからなる装置。 - 前記電極の前記谷領域は、前記電極ホルダーの前記谷領域よりも少なくとも45%広いことを特徴とする請求項8に記載の電極/電極ホルダーの組合せからなる装置。
- 前記電極の前記谷領域は、前記電極ホルダーの前記谷領域よりも少なくとも55%広いことを特徴とする請求項9に記載の電極/電極ホルダーの組合せからなる装置。
- プラズマアークトーチのアークを放出し、前記プラズマアークトーチに取り外し可能に保持される電極において、
前記電極を前記プラズマアークトーチ内に取り外し可能に保持し、螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲するように延在する少なくとも一条のネジ形状を画成するネジ部を備え、
前記ネジ部は、
前記ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記ネジ部のより小さい直径をなす内径と、
前記外径と前記内径との間の平均径と、
前記平均径から半径方向外側または半径方向内側に延在し、前記平均径に沿った幅を画成する山部と、
前記平均径から前記山部と逆方向の半径方向内側または半径方向外側に延在し、前記平均径に沿った幅を画成する谷領域と
を画成し、
前記谷領域の前記幅は、前記山部の前記幅よりも少なくとも15%大きい
ことを特徴とする電極。 - 前記電極の前記谷領域は、前記山部よりも少なくとも55%広いことを特徴とする請求項11に記載の電極。
- 前記電極の前記谷領域は、前記山部よりも少なくとも95%広いことを特徴とする請求項12に記載の電極。
- プラズマアークトーチの電極を保持し、前記プラズマアークトーチに取り外し可能に保持される電極ホルダーにおいて、
前記電極ホルダーを前記プラズマアークトーチ内に取り外し可能に保持し、螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在する少なくとも一条のネジ形状を画成するネジ部を備え、
前記ネジ部は、
前記ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記ネジ部のより小さい直径をなす内径と、
前記外径と前記内径との間の平均径と、
前記平均径から半径方向外側または半径方向内側に延在し、前記平均径に沿った幅を画成する山部と、
前記平均径から前記山部の逆方向の半径方向内側または半径方向外側に延在し、前記平均径に沿った幅を画成する谷領域と
を画成し、
前記谷領域の前記幅は、前記山部の前記幅よりも少なくとも15%大きいことを特徴とする電極ホルダー。 - 前記電極ホルダーの前記谷領域は、前記山部よりも少なくとも55%広いことを特徴とする請求項14に記載の電極ホルダー。
- 前記電極ホルダーの前記谷領域は、前記山部よりも少なくとも95%広いことを特徴とする請求項15に記載の電極ホルダー。
- プラズマアークトーチの対応するネジ構造内にネジ係合されるプラズマアークトーチ電極用のネジ構造において、
前記電極を前記プラズマアークトーチ内においてネジ係合によって保持し、螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在するネジ部を備え、
前記ネジ部は、
前記ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記ネジ部のより小さい直径をなす内径と、
前記外径と前記内径との間の平均径と、
前記平均径から半径方向外側または半径方向内側に延在し、前記平均径に沿った幅を画成する山部と、
前記平均径から前記山部と逆方向の半径方向内側または半径方向外側に延在し、前記平均径に沿った幅を画成する谷領域と
を画成し、
前記電極の前記谷領域の前記幅は、前記プラズマアアークトーチの前記対応するネジ構造の谷領域の幅よりも少なくとも35%大きい、
ことを特徴とするネジ構造。 - 前記電極の前記谷領域の前記幅は、前記プラズマアークトーチ内の前記対応するネジ構造の前記谷領域の幅よりも少なくとも45%大きいことを特徴とする請求項17に記載のネジ構造。
- 前記電極の前記谷領域の前記幅は、前記プラズマアークトーチ内の前記対応するネジ構造の前記谷領域の幅よりも少なくとも55%大きいことを特徴とする請求項18に記載のネジ構造。
- 電極がネジ接続部内で電極ホルダーによって取り外し可能に保持されるプラズマアークトーチ用の電極/電極ホルダーの組合せからなる装置において、
螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在する少なくとも一条のネジ形状を画成する雌ネジ部を有する電極ホルダーを備え、
前記雌ネジ部は、
断面で見て、前記雌ネジ部のより小さい直径をなす内径と、前記雌ネジ部のより大きい直径をなす外径と、複数の交互に並ぶ山と谷とを画成し、2つの隣接する山又は谷における対応する点間の軸方向距離がピッチを画成し、
隣接する谷間の前記山の少なくとも1つは、山平面を画成し、前記山平面は、前記雌ネジ部の前記内径における軸方向において、前記ピッチよりも0.4224倍大きい幅を有し、
前記電極ホルダーの前記雌ネジ部とネジ係合するための少なくとも一条のネジ形状を画成する雄ネジ部を有する電極をさらに備え、
前記雄ネジ部は、
断面で見て、前記雄ネジ部のより小さい直径をなす内径と、前記雄ネジ部のより大きい直径をなす外径と、複数の交互に並ぶ山と谷とを画成し、
隣接する谷間の前記山の少なくとも1つは、山平面を画成し、前記山平面は、前記雄ネジ部の前記外径における軸方向において、前記電極ホルダーの前記山平面の幅よりも小さい、
ことを特徴とする電極/電極ホルダーの組合せからなる装置。 - 前記電極の前記山平面は、前記ピッチよりも0.4224倍以下であることを特徴とする請求項20に記載の電極/電極ホルダーの組合せからなる装置。
- プラズマアークトーチのアークを放出し、前記プラズマアークトーチ内に取り外し可能に保持される電極において、
前記電極を前記プラズマアークトーチ内に取り外し可能に保持し、螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在する雄ネジ部を備え、
前記雄ネジ部は、
断面で見て、前記雄ネジ部のより小さい直径をなす内径と、前記雄ネジ部のより大きい直径をなす外径と、複数の交互に並ぶ山と谷とを画成し、2つの隣接する山又は谷における対応する点間の軸方向距離がピッチを画成し、
隣接する山間の前記谷の少なくとも1つは、谷平面を画成し、前記谷平面は、前記雄ネジ部の前記内径における軸方向において、前記ピッチの0.4224倍大きい幅を画成している、
ことを特徴とする電極。 - 電極をプラズマアークトーチ内に保持する電極ホルダーにおいて、
前記電極ホルダーを前記プラズマアークトーチ内に取り外し可能に保持し、螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在する少なくとも一条のネジ形状を画成する雄ネジ部を備え、
前記雄ネジ部は、
断面で見て、前記雄ネジ部のより小さい直径をなす内径と、前記雄ネジ部のより大きい直径をなす外径と、複数の交互に並ぶ山と谷とを画成し、2つの隣接する山又は谷の対応する点間の軸方向距離がピッチを画成し、
隣接する山間の前記谷の少なくとも1つは、谷平面を画成し、前記谷平面は、前記雄ネジ部の前記内径における軸方向において、前記ピッチの0.4224倍以下の幅を画成している、
ことを特徴とする電極ホルダー。 - プラズマアークトーチのアークを放出し、前記プラズマアーク内に取り外し可能に保持される電極において、
前記電極を前記プラズマアークトーチ内に取り外し可能に保持し、螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在する少なくとも一条のネジ形状を画成する雄ネジ部を備え、
前記雄ネジ部は、
前記雄ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記雄ネジ部のより小さい直径をなす内径と、
断面で見たときに、1つ以上の山輪郭を画成し、前記外径と前記内径との間に延在する対の歯面であって、ある山輪郭の前記歯面の各々は、少なくとも1つの線を画成し、該線は、山頂点において、その山輪郭の前記歯面の他方によって画成される線と交差し、さらに、これらの線の少なくとも1つは、谷頂点において、前記谷頂点に対して前記山輪郭と隣接する山輪郭における、前記歯面と対向する歯面によって画成される線と交差するような歯面と、
前記山頂点の直径と前記谷頂点の直径との中間に画成される公称ピッチ径と
を画成し、
前記公称ピッチ径は、前記内径の105%以下である、
ことを特徴とする電極。 - トーチ本体と、
前記トーチ本体に取り付けられ、より大きい近位側開口からより小さい遠位側出口オリフィスに延在するノズル室を画成するノズルであって、前記トーチが作動時にあるとき、プラズマアークが前記出口オリフィスを通って放出されるようなノズルと、
電極であって、アークが放出される遠位部と、前記電極を前記プラズマアークトーチに取り付けるための雄ネジ部を画成する近位部とを画成する電極と、
細長の電極ホルダーであって、その一端において、前記トーチ本体に接続され、その他端において、前記電極を保持するための雌ネジ部を画成し、前記電極ホルダーの前記雌ネジ部と前記電極の前記雄ネジ部のネジ形状が台形ネジに形成され、前記電極ホルダーの前記雌ネジ部と前記電極の前記雄ネジ部は、それらの長さの少なくとも一部に沿って互いに係合され、前記係合部分は、前記トーチが組み込まれたときに、前記ノズル室内に少なくとも部分的に配置されるような電極ホルダーと、
を備えていることを特徴とするプラズマアークトーチ。 - 前記ノズルと前記電極ホルダーは、それらの間に印加された電圧によって作動され、前記ノズルと前記電極ホルダーは、前記ノズル室内において、ガスによって電気的に分離されていることを特徴とする請求項25に記載のプラズマアークトーチ。
- 前記電極ホルダーの前記雌ネジ部と前記電極の前記雄ネジ部の前記係合部分は、前記トーチが組み込まれたとき、前記ノズル室内に全体的に配置されていることを特徴とする請求項25に記載のプラズマアークトーチ。
- 前記電極の前記雄ネジ部は、低山アクメネジと一致する山輪郭を画成していることを特徴とする請求項25に記載のプラズマアークトーチ。
- 前記電極ホルダーの前記雌ネジ部は、低山アクメネジと一致する谷輪郭を画成していることを特徴とする請求項25に記載のプラズマアークトーチ。
- 前記電極ホルダーは、前記トーチ本体にネジ接続部によって固着され、前記ネジ接続部は、低山アクメネジに対応する山輪郭を画成する雄ネジを備えていることを特徴とする請求項25に記載のプラズマアークトーチ。
- 消耗性電極をプラズマアークトーチのノズル室内に取り外し可能に保持するための電極ホルダーにおいて、
前記トーチに接続される近位端と、
前記電極とネジ係合する雌ネジ部を画成する反対側の遠位端と
を有する細長の本体を備え、
前記電極ホルダーの前記雌ネジ部とこれに係合する前記電極の前記雄ネジ部のネジ形状が台形ネジに形成され、前記電極ホルダーの前記雌ネジ部は、前記トーチが組み立てられるとき、前記ノズル室内に少なくとも部分的に配置されている、
ことを特徴とする電極ホルダー。 - 前記電極ホルダーの前記雌ネジ部は、前記トーチが組み立てられるとき、前記ノズル室内に全体的に配置されていることを特徴とする請求項31に記載の電極ホルダー。
- 前記電極ホルダーの前記雌ネジ部は、低山アクメネジと一致する谷輪郭を画成していることを特徴とする請求項31に記載の電極ホルダー。
- 前記雌ネジ部は、螺旋状に少なくとも部分的に回転対称部分の軸を包囲して延在する少なくとも一条のネジ形状を画成し、さらに、
前記雌ネジ部のより大きい直径をなす外径と、
前記雌ネジ部のより小さい直径をなす内径と、
断面で見て、1つ以上の山輪郭を画成し、前記外径と前記内径との間に延在する対の歯面であって、ある山輪郭の前記歯面の各々は、少なくとも1つの線を画成し、該線は、山頂点において、その山輪郭の前記歯面の他方によって画成される線と交差し、さらに、これらの線の少なくとも1つは、谷頂点において、前記谷頂点に対して前記山輪郭と隣接する山輪郭における、前記歯面と対向する歯面によって画成される線と交差されるような歯面と、
前記山頂点の直径と前記谷頂点の直径との中間に画成される公称ピッチ径と
を画成し、
前記雌ネジ部の前記公称ピッチ径は、前記雌ネジ部の前記外径よりも小さい、
ことを特徴とする請求項31に記載の電極ホルダー。 - 前記雌ネジ部の前記公称ピッチ径は、前記雌ネジ部の内径よりも大きいことを特徴とする請求項34に記載の電極ホルダー。
- プラズマアークトーチ用の電極の本体を製造する方法において、
電極素材を基材から形成し、少なくとも1つの外側円筒面を画成するステップと、
少なくとも1つの螺旋状ネジ形状を前記電極素材内に画成するように、前記円筒面から材料を除去するステップであって、前記ネジ形状を画成する歯面を形成するように材料を除去し、前記歯面は、断面で見たときに、少なくとも1つの線を画成し、該線は、山頂点において、前記歯面の他方によって画成される線と交差し、また谷頂点において、前記ネジ形状を画成する歯面によって画成される線と交差するような段階を含むステップと、
前記円筒面から前記谷頂点の直径と前記山頂点の直径との中間の深さより浅い位置において、材料の除去を停止するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記材料を除去するステップは、低山アクメネジの山輪郭と一致するネジ形状用の山輪郭を画成することを特徴とする請求項36に記載の製造方法。
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