JPH0329023Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、軟鋼、ステンレス鋼、アルミニウ
ム、銅、真ちゆう等を溶断するためのプラズマ切
断トーチに関するものである。

〔従来の技術〕 従来のプラズマ切断トーチは、トーチ本体内に
設けた芯管の先端に電極を取付け、芯管に絶縁物
を介して支持筒を外嵌させ、該支持筒にチツプ及
びシールドカツプを取付けたものであつて、芯管
内に入つたガス（空気又は不活性ガス）を二手に
分け、その一方をチツプと電極との間に流してプ
ラズマ作動ガスとし、他方を絶縁物内及び支持筒
内に流して冷却ガスとして用いている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記従来構成では、芯管内に入つたガスをすぐ
に二手に分けているため、絶縁物及び支持筒を十
分に空冷することができず、、電極を流れる電流
の量を増加させて厚手の工作物を溶断しようとし
た場合には、熱に弱い絶縁物が焼損させられるお
それがある。そこで、絶縁物及び支持筒内に流れ
る冷却ガスの量を増加させると、プラズマ作動ガ
スの量も増加するようになり、アークが不安定に
なる。

また、上記からも明らかなように従来のプラズ
マ切断トーチにおける冷却ガス通路は絶縁物もし
くは支持筒内にのみ形成されているため、電極に
対する冷却効果が低く酸化により電極の消耗が激
しかつた。

本考案はかかる事実に鑑みてなされたものであ
つて、芯管内に入つたガスの全部によつて電極の
中心部及び絶縁物、支持筒を冷却するようにし、
電極の酸化や絶縁物の焼損を防止するとともに、
そのガスの一部をプラズマ作動ガスとして利用し
てアークを十分に絞ることができるようにしたプ
ラズマ切断トーチを提供することを目的としてい
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本考案のプラズマ
切断トーチは、トーチ本体に設けた芯管の先端に
電極を取付け、芯管に筒形の絶縁物を介して支持
筒を外嵌させ、該支持筒にチツプ及びシールドカ
ツプを取付けてプラズマ切断トーチにおいて、上
記トーチ本体へ取り込まれたガスのすべてを芯管
中央を貫通させ、さらに電極の先端部近傍に達す
るガス流入路を形成し、このガス流入路と上記電
極の先端部近傍において連通するとともに、ガス
流入路に隣接して、電極内に形成された隙間を通
過した後のガスを上記芯管内を通してから該芯管
に穿けたオリフイスを介して絶縁物の内側にを沿
わせた後、該絶縁物の中間段部付近でＵターンさ
せて支持筒内を通過させる冷却通路を形成し、さ
らに、その冷却通路を上記絶縁物の下端側近傍位
置で２つに分岐させ、一方の分岐路をチツプと電
極との間のプラズマ作動ガス流通路に連通させ、
他方の分岐路をチツプとシールドカツプとの間に
連通させたものである。

〔作 用〕

上記構成によれば、芯管内に入つたガスの全量
がガス流入路及び冷却通路を流動し、これによ
り、電極中心部、絶縁物及び支持筒が効率的に冷
却される。その後、ガスが２手に分岐され、その
一方がプラズマ作動ガス流通路内に入つてプラズ
マ作動ガスとなり、他方がチツプとシールドカツ
プとの間に流れることになる。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図に基づいて説明す
る。図において、１はプラズマ切断装置のトーチ
本体であつて、このトーチ本体１に内設した芯管
２には中心軸に沿つて貫通孔２ａが貫設されてお
り、且つ先端部外周に雄ねじ２ｂが螺設されてい
る。芯管２の先端には内周に前記雄ねじ２ｂと螺
合する雌ねじ３ａを螺設したキヤツプ状の銅製電
極３が取付けられている。３ｂは電極３の先端中
心部に埋め込まれたハフニウム等でなるアーク発
生部の電極材である。また、前記貫通孔２ａには
一端側にガス供給管４が連結されており、このガ
ス供給管４連結側に近い中間部の内周面には雌ね
じ２ｃが螺設されている。そして、貫通孔２ａは
この雌ねじ２ｃ螺設部分よりも電極３側の径が大
径に形成されている。前記雌ねじ２ｃには貫通孔
２ａを２分する隔壁用チユーブ５の一端側外周に
螺設した雄ねじ５ａが螺合されている。前記隔壁
用チユーブ５の他端は芯管２の他端から突出し、
キヤツプ状である電極３の底部との間に隙間ａを
設けて設定されている。隔壁用チユーブの他端側
外周は他の部分よりも大径であり、第５図にも示
すように、大径部と小径部の間にはテーパ状の溝
５ｃが放射状に形成され、この溝５ｃの壁部５ｂ
の上端は芯管２の下端と当接している。即ち、以
上のような構成により、ガス供給管４の連結部か
ら電極３の近傍に至るガス流入路６が形成され、
このガス流入路６と前記隙間ａを介して連通する
冷却通路７が隔壁用チユーブ５と電極３及び芯管
２の間に形成されている。

前記芯管２に筒形の絶縁物８を介して支持筒９
が外嵌されており、該支持筒９は内筒９ａと外筒
９ｂとに分割されている。内筒９ａの下端にはチ
ツプ１０がねじ止めされ且つ内筒９ａと外筒９ｂ
の間に筒状空間１１が形成されている。内筒９ａ
には筒状空間１１の上端に連通する冷却ガス流入
口１２が形成されており、その冷却ガス流入口１
２は筒状空間１１の接線にほぼ沿い、絶縁物８の
外周面の冷却ガス流入口１２に対向する箇所には
環状溝１３が形成されている。その環状溝１３と
絶縁物８の中間段部との間には冷却ガス流通孔１
４が周方向適当間隔ごとに（第２図参照）あるい
は左右両側に複数（第６図参照）形成されてい
る。芯管２の先端近傍にはオリフイス１５が形成
されており、絶縁物８の内面のオリフイス１５に
対向する箇所から上の部分に、該絶縁物８の内面
と芯管２の外面との間で環状の流通路１６（第２
図、第３図参照）あるいは左右両側に三日月状の
流通路１６（第６図、第７図参照）が形成されて
いる。そして、これによつて、オリフイス１５→
流通路１６→各冷却ガス流通孔１４→冷却ガス流
入口１２→筒状空間１１という前記冷却通路７と
連通する冷却通路が形成されている。

次に、前記内筒９ａには筒状空間１１の下部近
傍に連通するプラズマ作動ガス流出口１７が形成
されており、絶縁物８の外周面の下端側付近、す
なわち絶縁物８の外周面のプラズマ作動ガス流出
口１７に対向する箇所には環状溝１８が形成され
ている。そして、この環状溝１８から絶縁物８を
貫通してチツプ１０と電極３との間のプラズマ作
動ガス流通路１９に連通するプラズマ作動ガス噴
出口２０が形成され、その噴出口２０はプラズマ
作動ガス流通路１９の接線にほぼ沿つている。そ
して、これらプラズマ作動ガス流出口１７とプラ
ズマ作動ガス噴出口２０とで一方の分岐路が形成
されている。

一方、外筒９ｂを貫通して筒状空間１１の他端
に連通する冷却ガス流出口２１が形成され、、そ
の冷却ガス流出口２１は筒状空間１１内から斜め
下方へ延びると共に筒状空間１１の接線にほぼ沿
つている。シールドカツプ２３は、外筒９ｂにね
じ止めされると共にチツプ１０に中央の貫通孔２
２が遊嵌合し、かつチツプ１０のフランジ部１０
ａを内筒９ａの下面に押し付けるようにして設け
られ、該シールドカツプ２３の内面のフランジ部
１０ａに対向する箇所には周方向適当間隔ごとに
冷却ガス流出溝２４が形成されている。即ち、上
記冷却ガス流出口２１から冷却ガス流出溝２４ま
でを他方の分岐路として構成されている。

尚、図において２５はチツプ１０の先端に穿設
されたプラズマ用孔である。また、２６はシール
ドカツプ２３に外周面に形成した環状溝に嵌合さ
せたトーチ間隔調整用ガイド枠であつて、このガ
イド枠２６の下端を工作物Ａに当接させてトーチ
と工作物Ａとの間の間隔を一定に保つことができ
るようにしている。２７はシールドカツプ２３と
外筒９ｂとの間に配設したＯリングであつて、内
筒９ａと外筒９ｂとはろう付けされている。

上記構成において、トーチ本体１を把手（図示
せず）を介して支持し、ガイド枠２６を工作物Ａ
に当接させ、トーチを位置決めする。次に把手の
スイツチを入れることにより、電極３とチツプ１
０との間に高周波放電を先導させてのパイロツト
アークを発生させてから電極３と工作物Ａとの間
に主アークを移行させる。またこれと同時にガス
供給管４から芯管２内に供給されたエアは、ガス
流入路６を通り、まず電極３の先端部に達しこの
部分を冷却する。次いで、エアは隔壁用チユーブ
５と電極３の底部との間に形成した隙間ａを介し
て冷却通路７を通り電極３及び芯管２を冷却し、
さらに、オリフイス１５から芯管２と絶縁物８と
の間の流通路１６を上方へ進み、続いてＵターン
して絶縁物８の各冷却ガス流通孔１４内を下方へ
進む。従つて、電極３及び絶縁物８は芯管２内に
供給されたすべての冷却ガスで冷却される。次に
各冷却ガス流通孔１４から出た冷却ガスは、冷却
ガス流入口１２を通るときに旋回流にされて支持
筒９の筒状空間１１内を旋回しながら下がつてい
く。従つて、支持筒９もすべての冷却ガスで冷却
される。筒状空間１１内を下がつてきた冷却ガス
の一部はプラズマ作動ガス流出口１７を介してプ
ラズマ作動ガス噴出口２０を通り、そのとき、旋
回流にされて、プラズマ作動ガス流通路１９内に
入り、旋回しながら下がつて電極３及びチツプ１
０を冷却した後、プラズマ用孔２５から噴出し、
アークを絞つて溶断力を高める。

上記筒状空間内を下がつてきた冷却ガスの残部
は、冷却ガス流出口２１を旋回しながら通り、冷
却ガス流出溝２４を通つてチツプ１０の側面に衝
突した後、貫通孔２２から外部へ噴出させられ
る。

上記構成においては、ガス供給管４から電極３
の先端に至るガス流入路６が一直線に形成されて
いるから、ガス供給管４から供給されたガスが電
極３の先端を直撃し、電極３が極めて効果的に冷
却される。また芯管２内に入つたガスの全てが電
極３のみならず、絶縁物８及び支持筒９の冷却に
用いられているので、絶縁物８及び支持筒９をも
効果的に冷却することができ、これらの焼損を有
効に防止できる。さらに、シールドカツプ２３の
内面のフランジ部１０ａに対向する箇所に、周方
向適当間隔ごとに冷却ガス流出溝２４を形成した
ことにより、チツプ１０に対して強い吹き付け力
で冷却ガスが当り、チツプ１０に対する冷却効果
も高い。

第８図は本考案によるプラズマ切断トーチの他
の実施例を示し、この実施例では冷却ガス流出口
２１から流出した冷却ガスは、シールドカツプ１
２３の貫通孔１２２とチツプ１１０の間を通つて
外部へ噴出するようになつており、上記第１図に
示した実施例におけるような冷却ガス流出溝２４
は形成されていない。この第８図に示す実施例の
他の部分は上記第１図乃至第５図に示した実施例
と全く同様であり、、対応する箇所には同一の符
号が付してある。

尚、本考案が上記実施例に限定されないのは勿
論であつて、例えば上記実施例では芯管に螺合し
た隔壁用チユーブによつて、ガス流入路と冷却通
路を隔てているが、可能であれば隔壁用チユーブ
を芯管と一体に成形しても差支えない。また、実
施例のように電極の底部周縁を掘り下げて、この
部分に前記隔壁チユーブの先端を差し込むように
しておけば、冷却ガスがより電極のアーク発生部
に近い箇所を冷却でき、しかも冷却ガスがあたる
表面面積も拡大して好ましいが、例えば第９図に
示す電極２０３のように底部２０３ａを単なる平
面的な形状としても電極先端を冷却するという目
的は達成することができる。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように本考案によるプ
ラズマ切断トーチによれば、芯管内に供給したガ
ス全部によつてまず電極中心を冷却するようにし
ているから、電極の酸化による損耗を著しく抑制
することができ、このことにより、従来25mm厚程
度の鉄板に対する切断電流にしか対応できなかつ
たのが40mm厚を超えるものに対する切断電流にま
で対応できるようになり、電極の寿命が大幅に向
上した。また、芯管内に入つたガスの全部は絶縁
物及び支持筒の冷却にも使われているから、絶縁
物および支持筒に対する冷却効率を十分に高め
て、特に熱に弱い絶縁物の焼損を有効に防止する
ことができる。また絶縁物及び支持筒を冷却した
後のガスの一部をプラズマ作動ガスとして利用し
ているので、アークを十分に絞ることができる。
従つて、厚手の工作物でも容易に溶断することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本考案の一実施例を示し、第
１図は一部切欠き正面図、第２図は第１図の−
矢視図、第３図は第１図の−矢視図、第４
図は第１図の−矢視図、第５図は第１図の
−矢視図であり、第６図と第７図は本考案の他
の実施例を示し、第６図は前記第２図相当の断面
図、第７図は前記第３図相当の断面図であり、第
８図は本考案の更に他の実施例を示す一部切欠き
正面図、第９図は電極の変形例を示す断面図であ
る。 １……トーチ本体、２……芯管、３……電極、
５……隔壁用チユーブ、６……ガス流入路、７…
…冷却通路、８……絶縁物、９……支持筒、１０
……チツプ、１１……筒状空間、１２……冷却ガ
ス流入口、１４……冷却ガス流通孔、１５……オ
リフイス、１６……流通路、１９……プラズマ作
動ガス流通路、２０……プラズマ作動ガス噴出
口、２１……冷却ガス流出口、２３……シールド
カツプ、ａ……隙間。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. トーチ本体内に設けた芯管の先端に電極を取付
   け、上記芯管に筒形の絶縁物を介して支持筒を外
   嵌させ、該支持筒にチツプ及びシールドカツプを
   取付けたプラズマ切断トーチにおいて、上記トー
   チ本体へ取り込まれたエアのすべてをガスにして
   芯管中央を貫通させ、さらに電極の先端部近傍に
   達するガス流入路を形成し、このガス流入路と上
   記電極の先端部近傍において連通するとともに、
   ガス流入路に隣接して、電極内に形成された隙間
   を通過した後のガスを上記芯管内を通してから該
   芯管に穿けたオリフイスを介して絶縁物の内側に
   沿わせた後、該絶縁物の中間段部付近でＵターン
   させて支持筒内を通過させる冷却通路を形成し、
   さらに、その冷却通路を上記絶縁物の下端側近傍
   位置で２つに分岐させ、そのうち一方の分岐路を
   チツプと電極との間のプラズマ作動ガス流通路に
   連通させ、他方の分岐路をチツプとシールドカツ
   プとの間に連通させたことを特徴とするプラズマ
   切断トーチ。