JPH03171599A - アークの足を交替させる電磁コイルを有するプラズマトーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野〕 二の発明は、プラズマが２個の電極間につくられる、電
気アークによりカスを加熟して得られるプラズマトーチ
に関ずるも力である。

〔従来の技術〕

プラズマトーチの多くの具体例は既に存在している。

一般的に言って、例えば米国特許第３，３０１，９９５
号の文書で言及されているように、プラズマ１−ーチが
共軸の２個の管状電極を含み、各電極はそれらを取巻く
支持体の中に配置されている。プラズマ１−−チは、ま
た、２個の電極間で電気アークのスタートをつくる手段
と、電気アークと同時に２個の電極間に例えば空気のよ
うなプラズマジーンガスを導入するための手段とがらな
っている。各電極支持体には、電極を冷却する手段もま
た設けられ、支持体内に設けられた密閉された円筒状隔
室によって画定されており、円筒状隔壁がこの隔壁の一
端において互いに連絡し、冷却用流体を循環する２個の
の同心の環状空間に密閉室を分割している。

さらに、例えば米国特許第３，３０１　，９９５号や欧
州特許第００３２１００号の文献に言及されているよう
に、電極の早期摩耗を避けるために、管状電極の内面の
宅気アークのキャッチングフィート（　ｃａｔｃｈｉｎ
ｇｆｅｅｔ）を移動する手段が設けられている。一般的
に言って、この手段は一方の電極支持体を取巻く少なく
とも１涸の電磁コイルによって特定されている。かくし
て、励磁された電磁コイルによって発生する軸方向の磁
場を調節することにより、電気アークのキャッチングフ
ィートは電極の内面の周りを移動し、がくして、局部的
なクレーターを避け、′：ｃ．ｆｆｉの早期破壊を避け
ることができる、「発明が解決しようとする課題〕 しかしなから、電極移動装置の周りへのこのような電磁
コイルの固定はプラズマトーチの空間のｉＦＩＭな増加
を要求し、ある適用の場合には、上述のように具備する
プラズマ１〜−チは体積と形状の要求を満たずことがで
きない。

電磁コイルによって課せられた外部空間の必要性を減ら
すために、一つ力解決方法は、米国特許第３，８３２，
５１９号の文献て言及されるように、各電極支持体に在
在ずる内部容楯内にそれらを配置することからなってい
る。それても、・ｇ・要な空間の増加は、支持体がより
大きくなり、さらに電磁コイルが決雑な内部冷却用回路
と一緒に設けられているので、それ程顕著てはない。

この発明の目的は、これらの大陥を克服し、電気アーク
を移動するための手段の配置がプラズマ１−−チσ）体
積の増加をもたらさず、また付加的な艮術」二のＲ　Ｎ
ｔ化を伴わない電気アークのプラズマ１、　　　−ｉ−
　冬　Ｉワ　Ｉ什　十　７、　′　レ　マＩ　訊　Ｚ、
〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、この発明は、一方が他方の
延長線」二にある共軸の２個の管状電極であって、各電
極が支持体内に配置されているものと、冷却用流体が流
されることによって前記電極を冷却するための手段であ
って、少なくとも１個の電極の冷却手段が、対応する支
持体内に設けられ、隔壁の一端で互いに連絡する２個の
環状空間に室を分割する円筒状隔壁によって分けられ、
かつその中を前記冷却用流体が循環する、審閉された円
筒状室を含むものと、２個の電極間に電気アークのスタ
ートをつくるための手段と、２個の電極間にプラズマジ
ーンガスを導入するための手段と、そして、前記電極の
内面上で電気アークのキャッチングフィートを移動させ
るための電磁コイル手段とからなるプラズマ１・−チに
おいて、密閉された円筒状室が隔壁を有し，前記雷極の
冷却用流体が電気的不導体であり、前記電磁コイルが前
記円筒状隔壁として作用することにおいて注目さノ１７
， かくして、この発明の手段によって、従来電磁コイルに
よって課された空間的要求は、電磁コイルが最初支持体
内に設けられていたものを冷却手段の円筒状隔壁に置き
、電極移動装置に一体化されるので、全体的に抑えられ
る。

さらに、前記電磁コイルは、その間に電磁コイルが配置
されている２個の同心の環状空間を流体が流れることに
よって効果的に冷却される。

イｆ利には、前記ＴＬ磁コイルはおおよそ電極の全゛長
にわたって延び、好ましくは上流電極（プラズマジーン
ガスの循環に関し）を取巻く支持体に関連している。

好適な具体例において、前記電磁コイルは、切れ目のな
い螺旋を有する２個の同心巻線と、その螺旋を有する２
個の同心巻線の間に挿入される不導体材料からつくられ
たケーシングとによって特定されている。この不導体ケ
ーシングは、かくして冷却用液体が２個の環状空間を流
れることを可能とする密閉隔壁を構或している。

他の特徴によれば、２個の螺旋巻線は連続した金属ワイ
ヤからつくられることができる。この金属ワイヤは、好
ましくは長方形断面を有し、それによって、切れ目のな
い各螺旋巻線が平滑な表面を有する。

さらに、前記電磁コイルは、その一端を電力源ラインに
接続され、その他端を対応する支持体と一体のリングに
接続されている。電力源ラインは、好ましくは、電気的
に不導体である冷却用流体取入れ管の中を進んでいる。

〔実施例〕

以下、この発明の最適の実施例を図に示されるプラズマ
トーチについて説明する。図面における同一符号は同種
の要素を示すものである。

第１図において、プラズマトーチ１は２個の円筒状支持
体３および４からなる木体２を含んている。上流電極５
すなわち陰極は支持体３の内側に収容されており、全く
同じ方法で下流電極６すなわち陽極も支持休４の内側に
収容されている。これらの電極５と６は一般的な管状形
を有し、共通軸心７を有し、この共通軸心７に沿って互
いに間隔を置いて配置され、既知の型の回路（図示しな
い）によって電力源に接続されている。

プラズマトーチは、また、電極を冷却する手段８１およ
び８．２を含み、それらは通常各支持体３およひ４内に
設けられている。なむ、これらの手股については１１Ｉ
に説明される。

さらに、２個の電極５および６の間て電気アークをスタ
ー１〜するために、例えば補助的な始動電極９が下流電
極６に電気的に関連づけられて支持（本ｌ１に滑肋する
ように装架されている。この場合に、重気アークの短絡
開始は補助的始動電極９を上２Ｔｂ　′：ｒ：．％　５
と接触状態に置くことによって行われる。第１図は、か
くして、そのキャッチングフィート（ｃａｔｃｌ＋ｉＢ
　ｆｅｅｔ）　１０．１および１０．２が電極５と６の
それぞれの内而５Ａおよび６Ａに位置している雷気アー
クの発生を示している。

一旦、重気アーク１０か現れると、例えば空気のよらな
フ゜ラスマジーンカスが電極５および６間力樽ノ、室１
］に導入される。このことの実施のため（こ、既知力供
給回路（図示しない）から得られたガスが本体２に設け
られた通路１２に横断方向から入り、導入室１］に開口
するように電極の対向端部を取巻いている円筒状部分１
４に設けられた横断方向の導入用穴１３を横切り、下流
の管状電極６から高熟のプラズマとして放射される。

電極５および６の早期摩耗を避けるために、プラズマト
ーチ１は管状電ｆ！５および６の内面の周りに発生した
電気アークのキャッチングフィートを移動させる手段を
含んででる。これらの手段は上流電極５の支持体の具体
化と関連して少なくとも１個の電磁コイルによって画定
されている。

この発明の具体例によれば、電磁コイル１５は電極５の
冷却用回路８．１と一体１ヒされている。第１図および
第２図において、冷却回路８．１が、支持体３と電磁コ
イル１５によって冷却用流体の循環する２個の環状空間
］．　６　Ａおよび１６Ｂに分けられている電ｉ５の外
面５Ｂとの間に設けられている密閉された円筒状室工６
によって画定されていることが見られ、なお、環状空間
は前記電磁コイル１５の下流端１５Ａにおいて互いに運
通している。

電磁コイル］５は、かぐして瑠状空間１６Ａおよび１６
Ｂを分けるための壁として作用し、この配置は他のいか
なる付加的空間をもプラズマトーチに要求しないもので
ある。

冷却用流体は電気的不導体であり、脱イオン化された水
であるのがよい。既知の供給回路（図示されない）から
のこの流体は、密閉された室１６に開口ずる管］７を経
て到達し、支持休３と電磁コイノレ１５の間の璋状空間
１−　６　Ａ内を循環し、次に雷磁コイル１５とＴ．極
の外面５口の間の環状空間１　６　Ｂ内を循環し、それ
から、前記供給凹路の方１リヘ電極５の後端５Ｄに設け
られた通路５Ｃを経て出て行く。この流体の循環は矢印
Ｆによ−｝で示されている。かくして、＊極５の周りに
延びる重磁コイル１５は冷却用流体によって最適に冷却
されることが分かる。

第２図に示される好適な具体例において、宅磁コイル１
５は、例えば銅から作られた連続の金属ワイヤ１７から
得られる切れ目のない螺旋の２個の同心巻線１７Ａおよ
び１７Ｂによって特定されている。２個の螺旋巻線１７
Ａと１７Ｂとの間には、不導体材料から作られたケーシ
ング■８が配置され、このケーシングが２個の環状空間
１６Ａと１　６　Ｂと分ける密閉された壁を構成する。

さらに、電磁コイル１５の巻線を形成する螺旋のワイヤ
はイｆ利には固体の長方形の断面を有することが観察さ
れる。

’１磁コイル１５は、その一端２０が冷却用回路の断面
に適応する金属製リング２０に固定され、支持体３と電
極５の後端５Ｄの間に押入されるのに対し、金属材から
離れたその電磁コイルの他端２２は電力源ライン２３に
接続されている。有利には、この電力源ライン２３は流
体取入れ管１７の内側に進み、かくしてそれが有効に冷
却される。

下流電極６の冷却回路８．２には管２４を経て冷却用流
体が供給される。種々のプラズマジーンガスと冷却用済
体の供給は、電極と電磁コイルへの電力供給と同様に既
知の型のものてあり、プラズマトーチに定められた規準
にしたがうプラズマ１〜ーチの良好な作用を確実にする
制御システムに接続されている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すプラズマトーチの半分
を断面とした概略側面図、第２図は第１図のプラズマト
ーチの上流電極の支持体内に配置された累磁コイルの部
分の拡大断面図てある。 １　　プラスマ１・−チ、２・・本体、３．４・ＦＩ　
Ｉｎ　状支持体、５　．　６・・重極、５Ａ，６Ａ．内
面、５Ｂ　　外面、５Ｃ　−通路、７・　共通軸心、８
．１　，　８．２　　・冷却手段、９　　補助始動ＴＬ
極、］０　・電気アーク、１０．１。１０．２・　キャ
ソチングフィート、］■・・導入室、１−２・　通路、
１３　　導入用穴、］４　・円筒状部分、１５・・電磁
コイル、１６　・円筒状室、１６Ａ１６Ｂ　　−環状空
間、１７　・取入れ管、１７Ａ１７Ｂ　　・同心巻線、
■８　・ケーシング、２０２２　　端、２↓・・リンク
、２３　　雫力；原ラｒ冫

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方が他方の延長線上にある共軸の２個の管状電
   極であって、各電極が支持体内に配置されているものと
   、冷却用流体が流されることによつて前記電極を冷却す
   るための手段であって、少なくとも一方の冷却手段が対
   応する支持体内に設けられ、隔壁の一端で互いに連絡す
   る２個の環状空間に室を分割する円筒状隔壁によって分
   けられ、かつその中を前記冷却用流体が循環する、密閉
   された円筒状室を含むものと、２個の電極間に電気アー
   クのスタートをつくるための手段と、２個の電極間にプ
   ラズマジーンガスを導入するための手段と、そして、前
   記電極の内面上で電気アークのキャッチングフィートを
   移動させるための電磁コイル手段とからなるプラズマト
   ーチにおいて、密閉された円筒状室が隔壁を有し、前記
   電極の冷却用流体が電気的不導体であり、前記電磁コイ
   ルが前記円筒状隔壁として作用するところのプラズマト
   ーチ。
2. （２）前記電磁コイルがプラズマジーンガスの循環に関
   して上流電極を取巻く支持体と関連しているところの請
   求項（１）記載のプラズマトーチ。
3. （３）前記電極コイルがほぼ電極の全長にわたつて延び
   ているところの請求項（１）記載のプラズマトーチ。
4. （４）前記電磁コイルが切れ目のない螺旋を有する２個
   の同心巻線とその螺旋の２個の同心巻線の間に挿入され
   ている不導体材料からつくられたケーシングとによって
   特定されているところの請求項（１）記載のプラズマト
   ーチ。
5. （５）螺旋の２個の巻線が連続した金属ワイヤからつく
   られているところの請求項（４）記載のプラズマトーチ
   。
6. （６）電磁コイルを構成するワイヤが長方形断面を有す
   るところの請求項（５）記載のプラズマトーチ。
7. （７）前記電磁コイルはその一方端が電力源ラインに接
   続され、他方端が対応する支持体と一体のリングに接続
   されているところのプラズマトーチ。
8. （８）前記電力源ラインが不導体の冷却用流体取入れ管
   内を通って進むところの請求項（７）記載のプラズマト
   ーチ。