JPH0226360B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属製電極支持体、金属製ノズル
支持体および分割手段に通じる単一のガス供給管
を有し、分割手段によつてガス流をプラズマ発生
ガスの第１流と冷却ガスの第２流とに分割するよ
うな種類のプラズマトーチに関する。この種のト
ーチは以下では「単ガスプラズマトーチ」と称せ
られる。

プラズマ発生ガスを供給しかつ電極、ノズル、
絶縁体などのトーチの主な要素を冷却するために
単一の回路を利用することは、構造が複雑でなく
なるので注目に値する。

しかしながら、作業中にかなりの温度変化が生
じるにも拘わらず精密な方法で２つの流れの間の
比を制御しなければならないということはきびし
い設計上の問題を生じる。このことがおそらく
は、原理が何年も前から解決されているにも拘わ
らず（フランス国特許第2275270号明細書参照）
どんな種類の単ガスプラズマトーチも工業的に作
られていないことの理由であると思われる。

よつてこの発明の目的は利用の実際の条件下に
満足すべき方法で作動できる単ガスプラズマトー
チを提供することにある。

この目的の達成のため、この発明によるプラズ
マトーチにおいては、このトーチが、電極を支持
する中空の電極支持体と、電極支持体に連結さ
れ、ガスの流れを供給する単一のガス供給管と、
ノズル支持体と、電極支持体とノズル支持体の間
の絶縁体と、ノズル支持体によつて支持され、電
極支持体と共にプラズマ形成ガス室を形成するノ
ズルと、前記のガスの流れをプラズマ形成ガスの
流れおよび冷却ガスの流れに分割するための分割
手段と、前記のプラズマ形成ガスの流れを前記プ
ラズマ形成ガス室に導き、前記の冷却ガスの流れ
をノズルのまわりに導くための手段とを有し、前
記分割手段が、１組のプラズマ形成ガスのオリフ
イスと１組の冷却ガスのオリフイスとを備え、双
方の組のオリフイスが、トーチの共通の金属部分
を貫通し、或いは互に接近した膨脹係数を有する
トーチの別別の金属部分を貫通する。

特に電極を有効に冷却しようとする実施例にお
いては、電極支持体の中に管状バツフルが位置
し、これが流入ガスを最初に電極の活性部分に向
け次いで２連のオリフイスへ向けるようになつて
いる。この場合に冷却ガスの温度を低下させるた
め、冷却ガスが外気を吸込むための穿孔を少くと
も１つ有する環状スカートとノズル支持体との間
で案内され、かつ補充の通路がガス供給管をバツ
フルの下流に位置する冷却回路の部分に連結し、
若しくはそのいずれかであるようにできる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施例に
ついて説明する。

図示のプラズマ切断トーチは把手１とその１端
の切断ヘツド２とを有し、ヘツド２は全体として
軸線Ｘ−Ｘを中心とする旋回体を形成する。説明
を簡単にするため軸線Ｘ−Ｘは垂直であつてヘツ
ド２は下向きであるとする。

把手１は絶縁包鞘４によつて包囲されるガスお
よび切断電流を供給するための単一管３と、電気
ケーブル５とを収容する。ヘツド２は管３に電気
的に接続される第１金属組立体６、ケーブル５に
電気的に接続される第２金属組立体７、およびこ
れら組立体７と８の間に介在する絶縁体８を収容
する。

組立体６は３つの中空要素からなる。第１の中
空要素である電極支持体９は下端で開く軸線方向
の盲孔１０を有し、その他端は半径方向のガス入
口１１を介して管３と連通する。第２の中空要素
である非消耗電極１２はカツト１３によつて形成
され、その上端は電極支持体９の下端にねじ嵌め
され、その底部は上向き突起１４を有する。この
突起は底部で開く盲座１５を備え、これは例えば
ジルコニウムからなる挿入体１６を収容する。第
３の中空要素である管状バツフル１７の上端はガ
ス入口１１の直下で電極支持体９の管（盲孔）１
０の中にねじ嵌めされ、管状バツフル１７の下端
は電極の突起１４から僅かな距離でこれにかぶさ
るように拡大されている。

電極支持体９は段階式の外部形状を有する。ガ
ス入口１１の区域においてその上方部分は水平の
肩１８で終り、かつこれに直径がやや小さい中間
部分が従う。中間部分は第２の水平の肩１９によ
つて下方部分に連結され、この下方部分はカツト
１３の外径とほぼ等しいはつきりと小さい直径を
有する。互に90゜で位置する４個の半径向きオリ
フイス２０は肩１９の直下で電極支持体９を貫通
し、同じく半径向きの小径の２個のオリフイス２
１はカツプ（カツト）１３の上縁のすぐ上方で電
極支持体を貫通する。

第２金属組立体７は２つの要素すなわち管状ノ
ズル支持体２２およびカツプの形のノズル２３か
らなり、ノズルの頂縁はノズル支持体の下端にね
じ嵌めされ、またノズルの底部を軸線向きオリフ
イス２４が貫通する。

適当な絶縁材料から形成された絶縁体８は３つ
の部分を有する。絶縁体の上方部分は電極支持体
９の中間部分に係合しかつ肩１８に突当る。厚い
絶縁体の中間部分は肩１９と環状室２５を限定
し、この中間部分を１連の長手通路２６が貫通す
る。絶縁体の下方部分はオリフイス２１の区域で
環状間隙を以つて電極支持体を包囲する。環状室
２５はまた１つまたは多くの補充通路２７によつ
て電極支持体の通路（盲孔）１０の上端に連接連
通する。

ノズル支持体２２は、絶縁体８の中間部分およ
び上方部分のまわりに係合する上方部分、この絶
縁体の下方部分のまわりに係合する厚い中間部
分、およびノズルを受ける下方部分からなる。ノ
ズル支持体の中間部分は絶縁体の中間部分と共に
環状室２８を限定し、このノズル支持体の中間部
分を１連の長手通路２９が貫通する。これら長手
通路２９は最後の環状室３０の中に通じ、この環
状室は内方ではノズル支持体２２の下方部分およ
びノズルによつて限定されかつ外方ではねじ嵌め
その他の手段によつてノズル支持体の上方部分に
固定される絶縁スカートによつて限定される。こ
のスカート３１を貫通するいくつかの通気開孔３
２は内下方に傾斜する。

トーチはプラスチツク材料の絶縁被覆３３によ
つて完成され、これはスカート３１の頂縁のレベ
ルまでの把手１およびヘツド２の外方部分を形成
する。

作業の際に組立体６は切断すべき品物（図示な
し）と比べて適当な電位まで管３によつて上げら
れ、組立体７はケーブル５によつて中間電位まで
上げられ、適当なガス例えば圧縮空気が管３の中
へ向けられる。

本質的にガスは入口１１を通つて通路１０には
いり、バツフル１７の中を下降し、電極の突起１
４のまわりを通過し、カツプ１３とバツフル１７
の間に存し次いでバツフルと通路１０の壁との間
に存する環状空間３４の中で再び上昇する。

比較的低い割合（例えば10％）のガスは２つの
開孔（オリフイス）２１を通つて環状空間３４か
ら出現し、電極支持体９と絶縁体８の間にこのレ
ベルで設けられた環状間隙の中へ向い次いで絶縁
体の下方でノズル２３とカツプ１３の間に自由に
残された環状室の中へ向うようなプラズマ形成ガ
スの噴出を生成する。このプラズマ形成ガスは中
央オリフイス２４を通つてヘツド２から出る。

環状空間３４に達したガスの残りはヘツド２お
よび特にノズル２３を冷却するに利用される。こ
のガスは、オリフイス２０を通つて電極支持体か
ら出現し、次いで環状室、通路２６、環状室２
８、通路２９および環状室３０の中へ進み、ここ
から下向きに外部雰囲気の中へ下向きに吐出され
る。ガスの特別の流れは入口１１から電極支持体
の通路２７を通つて環状室２５へ直接進行し、環
状室３０の中への冷却ガスの流れはスカート３１
の開孔３２を通してかなりの量の外気を吸込む。

かくして明らかに、管３を通つてはいることが
できるガスは実質的に電極１２を冷却する最初の
作用を有する。オリフイス２０とオリフイス２１
の全断面積の間の比によつて形成され電極によつ
て加熱されるこのガスの１部分はプラズマ形成ガ
スを形成するために導かれる。作動の際にこの後
者のガスはかくして管３を通つてはいるガスの温
度の起り得る変化によつて影響されない高温を有
する。このことは、プラズマ形成ガスの温度が上
昇することによつてトーチの切断能力が向上する
ことによつてかかる温度がかかる切断能力に影響
することが知られているから有利である。オリフ
イス２１を通つて出る流れの部分は、オリフイス
２０および２１のすべてが一様な方法で膨脹する
同一の構成要素の中で穿孔されているから精密な
方法で制御できる。これはさらに電極支持体が膨
脹係数の互に接近したいくつかの要素によつて形
成されていれば有効である。さらにこれらオリフ
イスおよび特にオリフイス２１は金属要素に穿孔
されるから極めて小さな直径を持つように容易に
形成できる。これとは対照的に、単に冷却ガスを
導くためだけの絶縁体８の通路２６はその直径が
重要でないからオリフイス２０と比べてはつきり
と大きい直径を有することができる。

オリフイス２０の下流で通路２７を通つて冷却
回路にはいる新しいガスおよび開孔３２を通つて
吸込まれる新しい空気は、有効な方法で役立つ充
分に低温の冷却ガスを各レベルで得ることができ
るようにする。特に通路２７からはいるガスは量
産に著しく有利な特別のプラスチツク材料の軟化
点よりも低い温度に絶縁体８を保つことを可能に
する。また、通路２７がオリフイス２０および２
１と同じ金属材料に穿孔されているという事実に
よれば、この方法で転用されたガス部分の充分な
制御が達成できる。

変型としてその利点は実際上小さいけれども、
流れ分割を達成する２連のオリフイスはノズル支
持体を形成する１つまたは２つの金属要素に形成
できる。この場合に電極支持体はもはやオリフイ
ス２１を有せず、環状空間３４の中に含まれるガ
スの全体はプラズマ形成ガス室の中への部分再噴
出のためにオリフイス２０を通つて出る。この変
型の原理は第１図に略示され、破線で示される通
路２１Ａは環状室２８をプラズマ形成ガス室に連
結しノズル支持体２２に穿孔される。絶縁体８の
下方部分はこの連結を可能にするため省略され
る。この変型において、すべてのガス流は同じ金
属要素２２にすべて形成される通路２９および２
１Ａによつて分割される。

この発明によるトーチの設計によれば、オリフ
イス２０および２１に任意所与の方位を与えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による手動プラズマ切断トー
チの軸線を通る断面図、第２図は第１図の−
線に沿う電極支持体の断面図、第３図は第１図の
−線に沿う電極支持体の断面図である。 図面において、３はガス供給管、８は絶縁体、
９は電極支持体、１７は管状バツフル、２２はノ
ズル支持体、２０と２１はオリフイス、２７は通
路、３１はスカート、３２は穿孔を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プラズマトーチにおいて、このトーチが、電
   極を支持する中空の電極支持体と、電極支持体に
   連結され、ガスの流れを供給する単一のガス供給
   管と、ノズル支持体と、電極支持体とノズル支持
   体の間の絶縁体と、ノズル支持体によつて支持さ
   れ、電極支持体と共にプラズマ形成ガス室を形成
   するノズルと、前記のガスの流れをプラズマ形成
   ガスの流れおよび冷却ガスの流れに分割するため
   の分割手段と、前記のプラズマ形成ガスの流れを
   前記プラズマ形成ガス室に導き、前記の冷却ガス
   の流れをノズルのまわりに導くための手段とを有
   し、前記分割手段が、１組のプラズマ形成ガスの
   オリフイスと１組の冷却ガスのオリフイスとを備
   え、双方の組のオリフイスが、トーチの共通の金
   属部分を貫通し、或いは互に接近した膨脹係数を
   有するトーチの別別の金属部分を貫通すること、
   を特徴とするプラズマトーチ。 ２ 前記の共通の金属部分が、前記の電極支持体
   である、特許請求の範囲第１項に記載のプラズマ
   トーチ。 ３ 前記の共通の金属部分が、前記のノズル支持
   体である、特許請求の範囲第１項に記載のプラズ
   マトーチ。 ４ 冷却ガスのオリフイスが、前記絶縁体に形成
   された案内通路の入口に通じる、特許請求の範囲
   第２項に記載のプラズマトーチ。 ５ 案内通路が、絶縁体の中に位置する１組の軸
   線方向穿孔によつて形成される、特許請求の範囲
   第４項に記載のプラズマトーチ。 ６ 電極支持体の中に、管状バツフルが配置さ
   れ、これが、供給されるガスの流れを、最初に電
   極の活動部分に向け、次いで２組のオリフイスに
   向ける、特許請求の範囲第２項に記載のプラズマ
   トーチ。 ７ 冷却ガスが、ノズル支持体とノズルを包囲す
   る環状のスカートとの間で案内され、このスカー
   トが、外気を吸引するための穿孔を少くとも１つ
   備える、特許請求の範囲第１項から第６項のいず
   れか１項に記載のプラズマトーチ。 ８ 補充の通路が、ガス供給管をバツフルの下流
   に位置する冷却回路に連結させる、特許請求の範
   囲第６項に記載のプラズマトーチ。