JP5379697B2 - アルミノテルミット混合物の点火装置、アルミノテルミット混合物を含む坩堝、及び、関連する方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミノテルミット混合物の点火方法及び関連する装置に関し、特に、２つの電極を接続する電気抵抗器が混合物のすぐ近くに置かれ、且つ、ジュール効果によって抵抗器から熱を放出させるために、この抵抗器に電流が供給されるタイプの方法及び装置に関する。

花火用点火混合物でコーティングされた、ひいてはコーティングされた電気抵抗器が、点火されるアルミノテルミット混合物にどっぷり漬かっている実施形態においては、こうした方法及び装置それ自体はよく知られている。この花火用点火混合物は、電気抵抗器に電流が供給されたときに、電気抵抗器におけるジュール効果によって引き起こされる熱放出の影響下で、ジュール効果による単純な放熱では引き起こされなかったであろうアルミノテルミット装入物の点火を引き起こすための十分な放熱をもたらすように、構成され且つ適量が与えられている。

それ故、米国特許第１，５６２，１３７号は、水力施設の上水道の氷を壊す「熱の鉱山」として用いるために、アルミノテルミット混合物の点火に適用される、こうした方法を説明しているが、他の用途が、特に鉄道レールのテルミット溶接の分野において提案されている。

花火用混合物は、偶然であっても、反応を始めるや否や事実上阻止することができない反応を自動継続し、且つ、それ故に折悪しくアルミノテルミット混合物の点火及びそれに伴って起こる特に大きな放熱を引き起こす限りにおいて、既知の方法に適用されるこの方法が特に危険であることが判明し、その結果、計画された適用にかかわらず、人員を現場に居らせ、且つ、装置を特に高い危険に曝すことになる。

さらに、出願者は、少なくとも１つの電極が、アルミノテルミット混合物に点火するための第２決定温度よりも高い第１決定溶融温度を有する材料で作られ、上記第１温度よりも高い第３温度に達するために十分に閉じられた空間内において、炭素及び酸素の存在下でジュール効果によって熱放出が引き起こされ、その結果、上記溶融材料の局部的なイオン化を引き起こすためのイオン化された一酸化炭素が生成され、且つ、上記アルミノテルミット混合物との熱交換及びそれによるイオン励起によって、アルミノテルミット混合物の点火を引き起こすのに十分な質量及び温度を有する上記溶融材料のイオン化された小さな粒を形成するように、また、溶融材料の局部的なイオン化を少なくとも十分な時間持続するために、イオン化された一酸化炭素が生成され続け且つそれらの間に電流を通している間、両電極への電流の供給が維持されることを特徴とする前文に示されたタイプのアルミノテルミット混合物の点火方法を発展させようと試みた。

しかしながら、こうした方法は、十分予測可能であり且つ信頼性のあるアルミノテルミット混合物の点火をもたらさないという欠点を有する。さらに、イオン化された小さな粒は電極との間に物理的接触を形成するので、混合物に点火するイオン化された小さな粒は短絡を引き起こす危険性がある。

本発明の目的は、従来技術の欠点の改善法を見いだすことである。

このため、第１の態様によれば、２つの電極を接続し且つジュール効果によって熱放出をもたらすための電源が動力源とされる電気抵抗器を備え、当該抵抗器による酸素及び炭素を含む媒質の温度上昇が、アルミノテルミット混合物の点火をもたらすことができる炎の発生を引き起こす、一酸化炭素の生成及びそのときの炭素と酸素との発熱反応をもたらすように、当該電気抵抗器が媒質に曝され、抵抗器は、炭素を含み、一酸化炭素の生成は、少なくとも一部が抵抗器に含まれる炭素から発せられ、酸素は外気からのものであり、外気を供給するための通路を含むことを特徴とするアルミノテルミット混合物の点火装置が提案される。

かかる装置を用いて出願人によって実施された試験は、装置の瞬間的反応を引き起こす電流の成立を明らかにした。

いくつかの好ましいが限定されない態様には以下のものがある。

抵抗器は、炭素繊維を有する絶縁支持体を含む。

炭素繊維は織物である。

炭素繊維は電極へ押し付けることによって貼り付けられている。

支持体は、その周りに炭素繊維を有しており、且つ、電極の間に差し込まれている。 支持体は弾性的に圧縮可能である。

炭素繊維は支持体の周りで全体的にＵ字状断面に形作られている。

通路は抵抗器の近くに開口している。

堅固な障壁を形成する要素が抵抗器の周りに設けられている。

上記障壁形成要素は上記支持体によって形成され、上記支持体は電極に対して貼られる絶縁粘着テープを含む。

支持体は、粘着テープが所定の位置に保持されることを確保する非常に堅い表面構造をさらに含む。

アルミノテルミット混合物のレベルは、電極の下端よりも下方に位置し、且つ、電極の下端から少し離れている。

アルミノテルミット混合物のレベルは、電極の下端よりも上側に位置する。

電極が直接アルミノテルミット混合物に接しないように、電極の下端が障壁形成要素に含まれている。

電極は鋼鉄製である。

抵抗器は予め形成されたカプセルである。

プライミングアルミノテルミット混合物のドーズを含む密封ケーシングと、電極が組み込まれた、取り付けられた台とを備えている。

ケーシングは、溶融温度がプライミングドーズのアルミノテルミット反応によって達せられる温度よりも十分に低い材料で作られる。

ケーシングは、アルミニウム又はアルミニウム合金の一体形成品として作られている。

通路はケーシングの壁に形成されている。

ケーシング内におけるアルミノテルミット混合物のレベルは、電極の下端よりも下方に位置し、且つ、電極の下端から少し離れている。

ケーシング内におけるアルミノテルミット混合物のレベルは、通路よりも下方に位置している。

ケーシング内におけるアルミノテルミット混合物のレベルが電極の下端よりも上側に位置している。

電極が直接アルミノテルミット混合物に接しないように、電極の下端が障壁形成要素に包まれている。

本発明の第２の態様によれば、混合物に近接して、上に定義した装置を設置することから成る工程と、アルミノテルミット反応を直接に誘発する炎が発生するこの装置の抵抗器へ、電流を供給することから成る工程とを含むアルミノテルミット混合物の点火方法が提案される。

本発明の第３の態様によれば、上に定義した装置を混合物に近接して設置することから成る工程と、プライミングドーズにおけるアルミノテルミット反応を誘発する炎が発生するこの装置の上記抵抗器へ、電流を供給することにより、上記ケーシングの少なくとも一部の溶融によって、上記反応から生じる白熱した溶融金属を上記主要なアルミノテルミット混合物へ伝搬させることから成る工程とを含む主要なアルミノテルミット混合物の点火方法が提案される。

本発明の第４の態様によれば、アルミノテルミット混合物のドーズが、向かい合わされた２つの金属棒の先端で成形用キャビティを定める型の上に置かれた坩堝の中に設置され、前記方法の１つによって、アルミノテルミット反応を上記ドーズで誘発することを特徴とする、例えば鉄道レールのような形の金属棒のテルミット溶接のための方法が提案される。

本発明の第５の態様によれば、押出絶縁部品から絶縁支持体を切り取ることから成る工程と、炭素繊維を支持体の周囲に付けることから成る工程と、炭素繊維を備えた支持体を電極の間に差し込むことから成る工程とを含むことを特徴とする点火装置の製造方法が提案される。

本発明の第６の態様によれば、周囲に炭素繊維が全長に亘って予め固定された押出絶縁部品から絶縁支持体を切り取ることから成る工程と、炭素繊維を備えた支持体を電極の間に差し込むことから成る工程とを含むことを特徴とする点火装置の製造方法が提案される。

第５及び第６の製造方法のいくつかの好ましいが限定されない態様には以下のものがある。

絶縁部品はシリコーンである。

電極を狭める力を電極に加えるための付加的な工程を含む。

第７の態様によれば、本発明は、例えば鉄道レールのような形の金属棒の溶接用の型の上に組み立てることができ、点火装置を含むことを特徴とする、アルミノテルミット反応のための坩堝組立体を提案する。

いくつかの好ましいが限定されない態様には以下のものがある。

蓋を備え、且つ、装置は蓋を通り抜けて開口部に嵌め込まれている。

坩堝は、側壁に点火装置を受け入れるのに適した開口部を有している。

本発明による点火方法及び点火装置は多くの用途に、特に、異なる装置の運搬及び取扱条件では、厳しい安全指示を容易に順守できず、特に折悪しくテルミット溶接装入物が点火するのを排除する点火装置が要求される用途、例えば鉄道レールのような形の金属棒のテルミット溶接に適用される。

かかる用途に関連して、坩堝の中のテルミット溶接装入物を収容するための手段を設けてもよい。本発明による点火装置を多かれ少なかれテルミット溶接装入物の中に埋めるための手段を設けてもよい。

それ故、本発明による点火装置が、坩堝の中に収容されたテルミット溶接装入物に対しどのように配置されるかにかかわらず、及び、坩堝を溶接後に再使用する予定であろうが溶接後に壊す予定であろうが、溶接が実行されるときにのみ坩堝の中に設置されるように、点火装置はテルミット溶接装入物から独立した形態で現れる。

しかしながら、それ自体は繰り返し使用できない本発明による装置を坩堝又は坩堝組立体の一部に組み込むための手段を設けてもよい。

このため、電極をテルミット溶接のための坩堝組立体の壁にしっかりと組み込むための手段、又は、装置をテルミット溶接のための坩堝組立体の壁にしっかりと組み込むための手段を各々含む本発明による点火装置が提供される。

「坩堝組立体」とは、ここでは、実際の坩堝、すなわち、テルミット溶接装入物を含む容器のみならず、この坩堝の付属品、例えば、白熱した粒子の投射を制限又は回避し、且つこの反応の間、排ガスを濾過するために、場合により坩堝の上側開口部に付加される蓋も意味する。

本発明の、その他の態様、目的及び効果は、限定されない実施例として与えられ且つ添付の図面に関連して作成された、以下の好適な実施形態の詳細な説明を最後まで読むことにより明らかになる。

第１の実施形態による点火装置を示す、一部が中央の対称縦断面で切られた、装置の対称軸を含む断面図であり、且つ、一部が正面図である。 図１の点火装置の側面図である。 第２の実施形態による点火装置を示す、一部が中央の対称縦断面で切られた、装置の対称軸を含む断面図であり、且つ、一部が正面図である。 第２の実施形態の変形例による点火装置を示す、一部が中央の対称縦断面で切られた、装置の対称軸を含む断面図であり、且つ、一部が正面図である。 図１の点火装置の部分図を示す、図１のＩＶ−ＩＶ横断面で切られた断面図である。 図３ａの点火装置の部分図を示す、図３ａのＶ−Ｖ横断面で切られた断面図である。 鉄道レールのテルミット溶接のために用いられるタイプの坩堝組立体に図１及び図２による装置が埋め込まれた実施形態の限定されない実施例を示す、対称縦断面で切られた、本発明による点火装置の縦軸を含む断面図である。 本発明による他の点火装置を示す、図１と同じ実施形態による類似の図である。 本発明による他の点火装置を示す、図１と同じ実施形態による類似の図である。 鉄道レールのテルミット溶接のために用いられるタイプの坩堝組立体に図７ｂによる本発明の点火装置が埋め込まれた実施形態の限定されない実施例を示す、対称縦断面で切られた、本発明による点火装置の縦軸を含む断面図である。

先ず、図１〜５に関して、坩堝組立体３に収容されているテルミット溶接装入物２の点火を引き起こすために、装入物２の体積に比べて大幅に減らされた体積の、アルミノテルミット混合物の適したドーズ４を含む、本発明による点火装置１の限定されない２つの実施例が図示されている。

自然発生するアルミノテルミット反応の開始に対する安全に配慮して、ドーズ４を形成するアルミノテルミット混合物及びテルミット溶接装入物２は粒状態で存在するのが好ましい。ドーズ４を形成するアルミノテルミット混合物の性質は、テルミット溶接装入物２と同じでもよく、又は、テルミット溶接装入物２の汚染をもたらさないならばテルミット溶接装入物２と若干異なってもよい。

それ故に、装置１は、アルミノテルミット混合物のドーズ４を収容するために、アルミノテルミット装入物２の汚染を引き起こす危険が全くなく、ドーズ４を形成するアルミノテルミット混合物によって達せられる温度と同程度の温度に加熱することによって溶融し又は破壊されることができる材料を用いた密封ケーシング６を含んでいる。それ故に、ケーシング６は、アルミニウム又はアルミニウム合金の一体形成品として作られるのが有利である。

ケーシング６は、当該ケーシングを形成する管状の壁７の上端で開いているが、当該開口部１１は、電気絶縁体を形成するとともに装置１の稼働中に受ける十分に長い時間の温度上昇に耐える材料で作られた栓（又は台）１０によって密封されている。台１０は、例えば熱硬化性又は熱可塑性合成材料、例えば、ガラス繊維が充填されたＰＡ６のようなポリアミドで作られている。

台１０は、壁７の端部での開口部１１への同軸係合によって、及び、壁７のクリンピング１３によって、ケーシング６にしっかりと取り付けられている。

ケーシング６同様、図で示した例の台１０は、対称軸８の周りに概略軸対称の形状を有している。

台１０の中では、例えば２本のほぼ縦方向の電極２０，２１が、例えばオーバーモールドによって部分的に内蔵され且つしっかりと保持されている。台１０は、電極間で電気絶縁性を維持する。

両電極２０及び２１は、アルミノテルミット混合物４のプライミング温度より高く且つ点火の温度より低い溶融温度を有する材料で作られる。

それ故に、１３４０℃のオーダーの混合物４のプライミング温度に対して、電極２０及び２１は、少なくとも１６００℃に等しい溶融温度を有する材料、例えば軟鋼で作られるのが有利である。

それ故に、鋼鉄製の各々の電極２０，２１は、導電性被膜、及び、装置の使用まで腐食から電極を保護する、酸化に耐性を示す被膜でコーティングされてもよい。

電極２０及び２１は、各々、例えば一定の円形断面を有する完全な棒形状を有しており、且つ各々長手方向に連続する２つの直線部分を含んでいる。第１の部分は、対称軸８に平行であり且つ一部が台１０から突き出ている。第２の部分は、それぞれの自由端２２，２３まで台１０の上面に対して相対的に対称軸８から徐々に離れる。

一実施形態によるこれらの自由端２２，２３は、インターロックによってそれぞれの電力供給導体に接続されることが可能であり、且つ例えば対応する導体を単に取り付けることによって分離することが可能となる。

これらの導体は、それら自身、高信号を供給する制御された電流供給装置７４、及び、導体へ電流を供給させ且つこの供給を望む限り維持させるスイッチ７５へ接続可能である。

動力供給装置７４は、要求される電流を素早く供給することができるように、急速放電の１２ボルトバッテリーを含むのが好ましい。

台１０及びケーシング６によって定められた閉鎖空間に空気が入るように、外側に開いている通路３０が装置１に設けられている。この通路３０は、以下に詳細に示すように、装置の動作のために要求される酸素を供給する。

通路３０は、図２に示すように、例えば、ケーシング６の内側の空間９と連絡する経路３１として台１０に形成することも可能である。

また、通路３０は、図３に示すように、空間９において、またさらには図１に示すように、装入物４において直接ケーシング６を貫通することも可能である。装置１の保管中は、仮保護物３２が通路３０を覆っている。装置使用時には、装入物に点火する前に、この保護物を取り外せばよい。限定されない実施例として、保護物は、例えば、有効期限が記載されるラベルのような粘着性の保護物でもよい。

装置は、両電極２０，２１の間に嵌め込まれた電気抵抗器４０をさらに含む。

異なる形で作ることが可能なこの抵抗器は、後で示すように、炎を点火するために要求される一酸化炭素を生成させるために、炭素を含んでいる。

さらに、抵抗器４０は、後で詳細に示すように、結果として炎を形成するための十分に長い時間の温度上昇に耐えながら、堅固な物理的接触が電極との間で確保され、これにより抵抗器での電流が適切に確保されるように、電極２０，２１に取り付けられている。

抵抗器４０はケーシング６及び台１０によって定められた内部空間に直接曝されていることが分かる。

優先的な実施形態（図１、２、３ａに示す）では、ケーシング６内におけるアルミノテルミット混合物４のレベルは、電極２０，２１の下端よりも下方に位置し、且つ、電極２０，２１の下端から少し離れて、より詳しくは、数ミリメートルのオーダーで離れている。それ故に、開始時に接触することなく、電極２１，２２及び混合物４の間で反応が生じるので、電極２０，２１の溶融やそれらの短絡の危険を回避することができる。

さらに、通路３０がケーシング６内に作られている場合、保護物３２を取り外した際、通路３０を通り抜けて混合物が漏出するという危険を防ぐために、上記通路３０が、電極２０，２１の下端において、アルミノテルミット混合物４の上部表面よりも若干上方に位置しているのが有利である。

他の実施形態（図３ｂに示す）によれば、ケーシング６内におけるアルミノテルミット混合物のレベルは電極２０，２１の下端よりも上側に位置する。一方では混合物４と電極２０，２１との間の短絡を、他方では反応の開始時における一部の電極２０，２１の溶融を引き起こすおそれがあるアルミノテルミット混合物４に電極が埋め込まれないようにするために、上記電極の下端に障壁形成要素が設置されている。この要素は、例えば抵抗器、又は、抵抗器４０の周りに設置された固体要素によって形成することが可能であり、この要素により、電極２０，２１と混合物４との接触を回避することが可能となる。

図１、２及び４に示す第１の実施形態によれば、電気抵抗器４０は、炭素繊維４４の支持体として用いられる絶縁体４３を含んでいる。炭素繊維４４は、後で詳細に示すように、胴部の側面に対してぴったりと付くように、胴部４３の一部を取り囲んでいるＵ字状の燃焼機器用芯として形成されている。

限定されない実施例として、胴部４３は、弾性的に圧縮可能な材料で、且つ、例えば完全なシリコーンシートのように、溶融又は押出部品を適した厚さで切り取ることによって作られるのが好ましい。

炭素繊維４４については、マイクロメータ（例えば、４μｍ）のオーダーの直径を有する一方向炭素繊維数の細長片を用いることが可能であり、繊維束の繊維の数は一般的に数百から数千である。

好適な実施形態によれば、胴部４３は、その幅が電極２１，２２間の空間の幅より若干広い長方形の金属棒である。胴部は、前面（図２参照）に例えば半円形の断面を有する切り込み４５を備えており、当該切り込みで繊維４４がＵ字状の２本の枝の間の渡りにおいて保持されている。

電極への抵抗器の取り付けは、手作業で又は自動化装置を用いて、説明したようにＵ字状に設置されている炭素繊維４４を備えた胴部４３を、電極２１，２２の間に渡り領域からＵ字状の枝の間へ(すなわち図２の左から右へ）差し込むことによって達成される。

胴部４３の弾性圧縮率は、この差込の間ずっと、当該胴部の両側の圧力によって、繊維４４が、電極と実質上垂直な方向に向きながら、胴部の両側面と両電極２１，２２との間にそれぞれ保持されるようなものである。

介在胴部４３の両電極２１，２２の間への差込は、電極２１，２２の自由端からスタートして、繊維４４の束がその全高に亘って電極と接触する所望の位置に至るまで、胴部を電極に沿ってスライドさせることによって、又は、電極が形成する平面と垂直に、繊維４４の適切な配置を確保するために切り込み４５が形成された胴部の前面から、電極の側面に差し込むことによって、実行される。

いずれの場合も、切り込み４５によって、電極との間に繊維を備えた胴部４３の設置中、当該繊維４４を所定の位置に保持することが容易となる。

要求される堅さを伴う、電極との間に繊維４４を備えた胴部４３の所定の位置への保持は、胴部の弾力性によって確保され、且つ必要ならば、復元力を生じさせる弾性変形によりお互いに設置中わずかに離れる電極２１，２２弾力性によって確保される。

また、繊維４４と電極２１，２２との間の物理的接触を強めるために、ペンチによって電極を狭める力を電極２１，２２に加えることができる。抵抗器に至るまで空気を浸透させるために、平たく広げられた粘着テープによって、接触を確保又は強化することも考えられる。

装置の大量生産を目的として、抵抗器を製造するために、例えば、支持体４３の絶縁材として押出成形され、且つ炭素繊維４４が全長に亘ってＵ字状に折り重ねられる、非常に長い金属棒を用いることが可能である。上述のタイプの抵抗器４０を得るために、組立中、金属棒は繊維と平行に適当な幅に切断され、説明されているように所定の位置に配置される。

他の実施形態によれば、炭素繊維４４は胴部４３の全周に巻き付けることが可能であることが分かるだろう。

図３及び５に示す第２の実施形態によれば、抵抗器４０は、電極に巻かれた、例えばＰＴＦＥ（登録商標テフロン）製の粘着テープ４２から成る絶縁支持体によって、電極に対して接着接合された炭素繊維４４を含んでいる。

電極２０及び２１に対する炭素繊維４４の堅固な取付けを確保するために、例えば、図３に示すように、鉄線４１によって又は他の非常に堅い表面構造によって粘着テープ４２を締め付けることが可能である。いずれの場合も、この剛構造としては、仮に分解されるとしても、アルミノテルミット混合物４もアルミノテルミット装入物２も汚染しない材料が選択される。

粘着テープ４２は、炭素繊維４４と電極２１及び２２との接触ができるだけ頑丈になるような位置に配置される。このため、粘着テープ４２は、例えば図５に示すように、両電極２０及び２１の間で蛇腹を形成し且つ両電極の間の空間の少なくとも一部を充填するように、押し戻されてもよい。さらに、かかる配置は、周囲の空気が抵抗器４０に達することを可能にする。

第３の実施形態（図示せず）によれば、抵抗器４０は、カプセル及び／又は電極の弾性的な変形によって、電極２０及び２１に取り付けられる予め形成された炭素カプセルユニットである。

圧力による電極に対する炭素の取付けを確保するのに十分な、管体４０及び／又は電極２０及び２１の変形は、装置１の正常な動作のために要求される。この実施形態では、抵抗器に至る空気の流れが確保され、且つ補助的に、アルミノテルミット混合物４から抵抗器の中への粒子の浸入が防がれる。

さらに、アルミノテルミット混合物のレベルが電極２１，２２の下端よりも上側に位置する場合には、溶融及び混合物による短絡の危険から電極２１，２２を守るために、前述した２つの実施形態における抵抗器の配置及び形状は、当該抵抗器が障壁形成要素として用いられることを可能とする。

第４の実施形態（図示せず）によれば、電気抵抗器４０は炭素繊維織物によって作られている。この場合は、電極２０及び２１と抵抗器４０との堅固な物理的接触を確保するために、Ｕ字状断面を採用するように第１の実施形態の１つのタイプの胴部の周りに炭素織物を適合させるための手段を設けてもよいし、又は、第２の実施形態のように、非常に堅い表面構造を用いた電極２０及び２１に対する圧力によって適合させるための手段を設けてもよい。

本発明の装置は、下記の方法で作動する。装置が動力源に接続されると、電流が抵抗器４０とりわけ炭素繊維４４に流れ込む。その結果、ジュール効果によって、一酸化炭素を生成するために周囲の酸素が抵抗器の炭素と結合する温度に達するまで、繊維の温度の急速な上昇がもたらされる。

その後、一酸化炭素は、発熱反応によって二酸化炭素に変わる。この反応の発熱特性は、点火装入物４の内部での炎の形成を急速に引き起こし、かかる炎の温度は、点火装入物のアルミノテルミット反応を誘発する２０００℃を超えると推定される。

装入物４の点火により、ケーシング６の材料の溶融温度に急速に達することが可能となる。その結果、装入物４のアルミノテルミット反応から生じた白熱した溶融鉄が漏れる。

図６は、本発明による点火装置及び制御スイッチが備えられた動力源７４が設けられた坩堝組立体３を示す。

それ自体は既知の方法であるが、坩堝組立体は、主要なアルミノテルミット装入物２を収容する坩堝部分３ａと上側部分で坩堝を閉める蓋３ｂとを含んでおり、これらの要素の両方とも凝集砂で作られるのが好ましい。当業者にすっかり知られているこれらの要素についてはこれ以上説明しない。一般的にこの坩堝組立体は、主要な装入物２のアルミノテルミット反応から生じる、一般的にボール紙製の栓３２が消耗した後にオリフィス放出口３１を通って流れる溶鋼によって、溶接するために向かい合わされた２本のレール端の周りに配置された型の下方に配置される。

装置１は、ケーシング６が装入物３の鉛直上方の坩堝の内部空間に開き、且つ電極２０及び２１の先端２２及び２３が蓋の上方に到達できるように、蓋３ｂの中央に形成された貫通する開口部に嵌め込まれている。

それ故に、可撓性導体（言及しない）は、動力源７４を点火装置に接続させる。

点火装置が作動したとき、到達領域においてアルミノテルミット装入物２の点火を引き起こし且つその後急速に装入物２全体に伝播する、白熱した溶融鉄が下方へ流れ且つ主要なアルミノテルミット装入物２に達することが分かる。

アルミノテルミット装入物２の点火が確認されるや否や、装置１の電流供給が遮断される。

可撓性導体は、坩堝及びその蓋（使い捨ての坩堝の場合）の廃棄の前に、電極の先端２２及び２３から取り外される。

他の実施形態によれば、点火装置１は装入物２に直接接触させることも可能であり、この場合には、ケーシング６も上記のようなプライミングアルミノテルミット装入物４も含まない簡易化された点火ヘッドが有利である。かかる点火ヘッドを図７ａに示す。

この簡易化された装置の変形例によれば、図７ｂに示すように、手段は、装入物２の自由表面からの埋没深度を検査するため、またさらにはこの埋没深度を制限するため、頭部に配設されている。

かかる手段は、台１０の下側部分に取り付けられた平ワッシャ７０から成るものでもよい。

図７ａ及び７ｂでは、図１〜５のものと同一又は類似している要素は、同じ参照記号で示す。

頭部５が主要な装入物２に接触する場合、アルミノテルミット反応の誘発を直接引き起こすのは、上述の通り抵抗器４０で発生した炎であることが分かる。

簡易化された装置１は、寝かせた姿勢で装入物２の表面に置かれてもよいし、又は、優先的に、且つ図８に示すように、アルミノテルミット装入物２に直接埋め込まれてもよい。さらに、電極２１，２２の末端は、短絡や電極２１，２２の溶融の危険を回避するために、前に述べたタイプの障壁形成要素（図示せず）によって保護されるのが望ましい。

頭部５は、ワッシャ７０を活用して、装入物の上面２に水平に据え付けられ、これにより、電極２０及び２１並びに抵抗器４０は、ある一定の深さを超えて装入物２内に入り込む。同時に、この深さは、要求される酸素供給をもたらすために、抵抗器４０が点火に至るまで外気が坩堝内に流れるように、下げられる。

この場合、頭部５へ電流を導電する導体は、坩堝部分３ａと蓋部分３ｂとの隙間を通過するのが好ましく、この隙間には、これらの導体の劣化を回避するために通常フェルト製のガスケットが配設されている。

また、上記のような頭部５さらには完成した点火装置１を、坩堝の製造中に直接結合によって、又は、継ぎ手係合によって、坩堝部分３ａの側壁に差し込むための手段を設けてもよく、溶接を実行する前に及び坩堝の中に設置する前に、このために坩堝の製造中上記壁にレイアウトされたハウジングにアルミノテルミット装入物を導入する。

ここで再び、炎が抵抗器４０で発生するや否やアルミノテルミット反応が始まる。

当業者は、かかる本発明による点火装置と点火される主要な装入物２との異なる協力形態と同様に、上述した本発明による点火装置の異なる実施形態は、限定されない実施例に過ぎないことが分かるだろう。それ故に、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、これまで述べてきたことに関係する多くの変形例を含むことができる。

Claims (34)

1. ２つの電極(20、21)を接続し且つジュール効果によって熱放出を引き起こすために電源が動力源とされる電気抵抗器(40)を備え、
   上記電気抵抗器は、当該抵抗器による酸素及び炭素を含む媒質の温度の上昇が、アルミノテルミット混合物(4)に点火することができる炎の発生を引き起こす、一酸化炭素の生成及びそのときの炭素の酸素との発熱反応をもたらすように、上記媒質に曝され、
   上記抵抗器(40)は、炭素を含み、
   一酸化炭素の生成は、少なくとも一部が上記抵抗器(40)に含まれる上記炭素から発せられ、
   上記酸素は外気からのものであり、
   外気を供給するための通路(30)を含むことを特徴とするアルミノテルミット混合物(4)の点火装置(1)。
2. 請求項１記載の装置(1)において、
   上記抵抗器(40)は、炭素繊維を有する絶縁支持体(43)を含むことを特徴とする装置(1)。
3. 請求項２記載の装置(1)において、
   炭素繊維は織物であることを特徴とする装置(1)。
4. 請求項２又は３記載の装置(1)において、
   炭素繊維は電極(20、21)へ押し付けることによって貼り付けられていることを特徴とする装置(1)。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置(1)において、
   上記支持体(43)は、その周りに炭素繊維を有し、且つ、電極(20、21)の間に差し込むことを特徴とする装置(1)。
6. 請求項５記載の装置(1)において、
   上記支持体(43)は弾性的に圧縮可能であることを特徴とする装置(1)。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置(1)において、
   炭素繊維(44)は、上記支持体(43)の周りで、全体的にＵ字状断面に形作られていることを特徴とする装置(1)。
8. 請求項１記載の装置(1)において、
   上記通路(30)は、上記抵抗器(40)の近くに開口していることを特徴とする装置(1)。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の装置(1)において、
   堅固な障壁を形成する要素が上記抵抗器(40)の周りに設けられていることを特徴とする装置(1)。
10. 請求項１記載の装置(1)において、
    上記抵抗器(40)は、炭素繊維を有する絶縁支持体(43)を含み、
    堅固な障壁を形成する要素が上記抵抗器(40)の周りに設けられ、
    上記障壁を形成する要素は上記支持体によって形成されており、上記支持体は電極(20、21)に対して貼られる絶縁粘着テープ(41)を含むことを特徴とする装置(1)。
11. 請求項１０記載の装置(1)において、
    上記支持体は、上記粘着テープ(41)が所定の位置に保持されることを確保する非常に堅い表面構造(42)をさらに含むことを特徴とする装置(1)。
12. 請求項１１記載の装置(1)において、
    アルミノテルミット混合物(4)のレベルは、電極(20、21)の下端よりも下方に位置し、且つ、そこから少し離れていることを特徴とする装置(1)。
13. 請求項１１記載の装置(1)において、
    アルミノテルミット混合物(4)のレベルは、電極(20、21)の下端よりも上側に位置することを特徴とする装置(1)。
14. 請求項１３記載の装置(1)において、
    電極(20、21)が直接アルミノテルミット混合物(4)に接しないように、電極(20、21)の下端が障壁形成要素に包まれていることを特徴とする装置(1)。
15. 請求項１〜１４のいずれか１つに記載の装置(1)において、
    電極は、鋼鉄製であることを特徴とする装置(1)。
16. 請求項１〜１５のいずれか１つに記載の装置(1)において、
    上記抵抗器(40)は予め形成されたカプセルであることを特徴とする装置(1)。
17. 請求項１〜１６のいずれか１つに記載の装置(1)において、
    プライミングアルミノテルミット混合物のドーズ(4)を含み、且つ、電極(20、21)が埋め込まれた台に取り付けられた密封ケーシング(6)を含むことを特徴とする装置(1)。
18. 請求項１７記載の装置(1)において、
    上記ケーシング(6)は、溶融温度がプライミングドーズ(4)のアルミノテルミット反応によって達せられる温度より十分低い材料で作られることを特徴とする装置(1)。
19. 請求項１８記載の装置(1)において、
    上記ケーシング(6)は、アルミニウム又はアルミニウム合金の一体形成品として作られていることを特徴とする装置(1)。
20. 請求項１７〜１９のいずれか１つに記載の装置(1)において、
    上記通路は上記ケーシング(6)の壁に形成されていることを特徴とする装置(1)。
21. 請求項２０記載の装置(1)において、
    ケーシング(6)内におけるアルミノテルミット混合物(4)のレベルは、電極(20、21)の下端よりも下側に位置することを特徴とする装置(1)。
22. 請求項２０記載の装置(1)において、
    ケーシング(6)内におけるアルミノテルミット混合物(4)のレベルは、上記通路(30)よりも下方に位置することを特徴とする装置(1)。
23. 請求項２０記載の装置(1)において、
    ケーシング(6)内におけるアルミノテルミット混合物(4)のレベルは、電極(20、21)の下端よりも上側に位置することを特徴とする装置(1)。
24. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置(1)において、
    プライミングアルミノテルミット混合物のドーズ(4)を含み、且つ、電極(20、21)が埋め込まれた台に取り付けられた密封ケーシング(6)を含み、
    上記通路は上記ケーシング(6)の壁に形成され、
    ケーシング(6)内におけるアルミノテルミット混合物(4)のレベルは、電極(20、21)の下端よりも上側に位置し、
    電極(20、21)が直接アルミノテルミット混合物(4)に接しないように、電極(20、21)の下端が障壁形成要素に包まれていることを特徴とする装置(1)。
25. アルミノテルミット混合物(2)の点火方法であって、
    請求項１〜１６のいずれか１つに記載の装置(1)を、上記混合物に近接して設置することから成る工程と、アルミノテルミット反応を直接に誘発する上記炎が発生するこの装置の上記抵抗器へ、電流を供給することから成る工程とを含むことを特徴とする点火方法。
26. 主要なアルミノテルミット混合物(2)の点火方法であって、
    請求項１７〜２４のいずれか１つに記載の装置(1)を、上記混合物に近接して設置することから成る工程と、プライミングドーズ(4)におけるアルミノテルミット反応を誘発する上記炎が発生するこの装置の上記抵抗器へ、電流を供給することにより、上記ケーシング(6)の少なくとも一部の溶融によって、上記反応から生じる白熱した溶融金属を上記主要なアルミノテルミット混合物(2)へ伝搬させることから成る工程とを含むことを特徴とする点火方法。
27. アルミノテルミット混合物のドーズが、向かい合わされた２つの金属棒の先端で成形用キャビティを定める型の上に置かれた坩堝の中に設置されている、例えば鉄道レールのような形の金属棒のテルミット溶接方法であって、
    請求項２５又は２６に記載の方法によって、アルミノテルミット反応が上記ドーズで誘発されることを特徴とするテルミット溶接方法。
28. 請求項２記載の点火装置(1)の製造方法において、
    押出絶縁部品から上記絶縁支持体を切り取ることから成る工程と、上記支持体の周囲に炭素繊維を付けることから成る工程と、炭素繊維を備えた上記支持体を電極の間に差し込むことから成る工程とを含むことを特徴とする点火装置(1)の製造方法。
29. 請求項２記載の点火装置(1)の製造方法において、
    周囲に炭素繊維が全長に亘って予め固定された押出絶縁部品から上記絶縁支持体を切り取ることから成る工程と、炭素繊維を備えた上記支持体を電極の間に差し込むことから成る工程とを含むことを特徴とする点火装置(1)の製造方法。
30. 請求項２８又は２９に記載の方法において、
    上記絶縁部品はシリコーンであることを特徴とする点火装置(1)の製造方法。
31. 請求項２８〜３０のいずれか１つに記載の方法において、
    電極を狭める力を電極に加えるための付加的な工程を含むことを特徴とする点火装置(1)の製造方法。
32. アルミノテルミット反応のための坩堝組立体(3)であって、
    例えば鉄道レールのような形の金属棒の溶接用の型の上に組み立てることができ、請求項１〜２４のいずれか１つに記載の点火装置(1)を含むことを特徴とする坩堝組立体。
33. 請求項３２記載の坩堝組立体において、
    蓋(3b)を備え、
    上記装置は、上記蓋を通り抜けて開口部に嵌め込まれていることを特徴とする坩堝組立体。
34. 請求項３２記載の坩堝組立体において、
    上記坩堝は、側壁に点火装置を受け入れるのに適した開口部を有していることを特徴とする坩堝組立体。

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