JPH0331509Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は作動用酸素ガスを噴出させるノズル中
心孔の周囲より、トーチ本体やノズル等を冷却後
の空気流を導出させる空冷式プラズマトーチの改
良に関する。

「従来の技術」 ノズル１中心孔１４より作動用ガスを噴出させ
ながら、該ノズル１内部の軸線上に配置された電
極３と被加工物Ａ間にプラズマアーク柱を発生さ
せ、被加工物Ａの切断や肉盛りを行うプラズマト
ーチは公知であり、この種のトーチに用いる作動
用ガスには、切断面における窒化物の生成防止、
切断面のドロスの付着防止、又は付着してもその
剥離容易である等の面より酸素ガスを用いるのが
有利である。

一方、最近、取扱いの簡便さ等の面より従来の
水冷プラズマトーチに代わり、例えば第１図及び
第２図に示すように、前記ノズル１を保持するト
ーチ本体２内に、軸線と平行に且つ該本体２中心
線と同心状に多数の冷却空気通孔２１を穿設し、
トーチ基側より電極３内に導入された空気を前記
通孔２１内に導いた後、ノズル１外周側に形成し
た噴出口４より外部に導出可能に構成した空冷式
のプラズマトーチが提案されており、かかるトー
チにおいては、前記通孔２１及び該通孔出口端よ
り噴出口４に至るまでの間に形成した空気室６内
を通過させながらその周囲に配置してある電極
３、ノズル１及びトーチ本体２等の冷却を行う事
が出来る。

「考案が解決しようとする問題点」 しかしながら、かかる空冷式のプラズマトーチ
は、冷却後の空気がノズル１外周面上に形成した
リング状噴出口４より前記作動ガスを噴出する中
心孔１４を囲繞する如く噴出される為に、必然的
に前記作動ガス内に空気が巻き込まれ、該酸素と
ともに切断溝の中に空気が入り込む為に、当然の
結果として空気中の窒素に起因して切断面の窒
化、及び溶融金属の窒化による溶融金属の湯流れ
の悪さからくるドロスの付着という現象が生じ
る。

かかる欠点を解消するには前記リング状噴出口
４より噴出される空気量を少なくすればよいが、
このように構成すると冷却効果が大幅に低減し、
トーチ本体２及びノズル１の温度上昇大になり、
一定時間以上の連続使用が不可能になるととも
に、ノズル１等の耐久性の劣化や溶融等の現象が
生じる場合がある。

本考案はかかる従来技術の欠点に鑑み、冷却空
気量を減少させる事なく、前記リング状噴出口４
より噴出した空気流が、ノズル１中心孔１４より
噴出した作動用酸素ガス流に巻き込まれるのを防
止し、これにより、該空気流の巻き込みに起因す
る切断面の窒化、及び溶融金属の窒化による溶融
金属の湯流れの悪さからくるドロスの付着等が発
生する恐れを完全に取除き、円滑な切断を可能な
らしめる空冷式プラズマトーチを提供する事を目
的とする。

「問題点を解決しようとする手段」 本考案はかかる技術的課題を達成する為に、作
動用ガスを中心孔１４より噴出するノズル１を保
持するトーチ本体２内に穿設した空気通孔２１出
口端側に、前記ノズル１外周面を包被する如く、
先端側に中心開口５１を有するキヤツプ５を取り
付け、該キヤツプ中心開口５１とノズル１外周面
間にリング状噴出口４を形成すると共に、該リン
グ状噴出口４より噴出される空気流が末広がり状
に拡径される拡径手段を、キヤツプ５周面上又は
ノズル１外周面とキヤツプ中心開口５１間に設け
た事を特徴とする空冷式プラズマトーチを提案す
る。

尚、この様な拡径手段は後記実施例に示すよう
に、前記キヤツプ５外周面上に、前記キヤツプ中
心開口５１上流側の空気通路と連通する空気流導
出路５２を設け、該導出路５２より導出される第
２の空気流により、前記リング状噴出孔５１より
噴出される空気流が末広がり状に変向可能に構成
してもよく、 又互いに対峙するノズル外周面とキヤツプ中心
開口間にスカート状に拡径する円錐スリツト状の
噴出口を形成し、該噴出口より噴出する空気流が
ノズル１外周面に沿つて末広がり状に噴出可能に
構成してもよい。

「作用」 かかる技術手段によれば、例えリング状噴出口
４より軸線方向に空気流が噴出しても、その外側
に位置する空気流導出路５２（多数の小孔５２）
より、第２の空気流を放射方向に導出させること
により、前記リング状噴出口４より噴出している
空気流が外方側の第２の空気流側に吸引されて末
広がり状に外側に変向されて導出する事となる為
に、作動ガス側に巻き込まれる恐れがない。

尚、かかる構成を採用する場合は、リング状噴
出口４側の空気流の噴出量を制限する手段を設
け、第２の空気流の導出量を相対的に多くする事
が好ましいが、このような制限手段としては、ノ
ズル１外周面のリング状噴出口４直前位置に設け
たローレツト溝や螺旋溝又は挟小なクリアランス
等の空気流の通過面積を小さくする等、種々の手
段が考えられる。

「考案の効果」 従つてかかる考案によれば、互いに対峙するノ
ズル外周面とキヤツプ中心開口間にスカート状に
拡径する円錐スリツト状の噴出口を形成し、該噴
出口より噴出する空気流がノズル外周面に沿つて
末広がり状に噴出可能に構成した場合は勿論、例
えキヤツプ５とノズル１間のリング状噴出口４よ
り軸線方向に冷却後の空気流が導出させた場合で
あつても、その外側に位置する空気流導出路５２
より導出される第２の空気流により、前記リング
状噴出孔５１より噴出される空気流が末広がり状
に変向される為に、前記リング状噴出口４より噴
出した空気流が、ノズル１中心孔１４より噴出し
た作動用酸素ガス流に巻き込まれる事なく、被加
工面Ａに沿つて外側に導出させる事が可能とな
る。

従つてノズル１やトーチ本体２等を冷却後の空
気流が、ノズル１中心孔１４より噴出した作動用
酸素ガス流に巻き込まれるのを防止出来、これに
より該空気流の巻き込みに起因する切断面の窒
化、及び溶融金属の窒化による溶融金属の湯流れ
の悪さからくるドロスの付着等が発生する恐れを
完全に取除き、円滑な切断を可能ならしめる。

この結果、前記冷却空気量を制限する事なくノ
ズル１やトーチ本体２等の冷却に必要な空気量を
トーチ内に流す事が可能となり、これにより一定
時間以上の連続使用が可能になるとともに、ノズ
ル１等の耐久性の劣化や溶融等の問題も解消し得
る。

等の種々の著効を有す。

「実施例」 以下、図面を参照して本考案の好適な実施例を
例示的に詳しく説明する。ただしこの実施例に記
載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、
この考案の範囲をそれのみに限定する趣旨ではな
く、単なる説明例に過ぎない。

第１図は本考案の実施例に係る半切断断面図、
第２図は第１図に対し90度偏位した部分の中心線
の一側部分のみを示す断面図である。

１１は先端に電極３を取り付けた内部本体、２
は該内部本体１１外周囲に囲繞されたトーチ本体
で、これらの基側に軸線に沿つて平行に冷却空気
導入管８と作動ガス（O₂）導入管９が接続され
ている。

１０は前記両本体２，１１と導入管９８を一体
的に掴持し包被する樹脂モールド体、５はモール
ド体１０先側に露出されたトーチ本体２外周部に
螺着されたキヤツプ、１はトーチ本体２先端内周
部に螺着されたノズルである。

次にこれらの各部構成について詳細に説明す
る。

内部本体１１は導電材料で形成され、冷却空気
導入管８側に接続されたプラズマアーク発生用の
電源端子より内部本体１１先端側に取り付けられ
た電極３にマイナス電圧が印加されるよう構成さ
れている。

そして該内部本体１１は軸線上に沿つて電極３
背側にまで達する中心穴１６が穿設され、該中心
穴１６内に導入管８の管路８１を延設して前記導
入管８より導かれた冷却空気が直接電極３背側に
衝突するよう構成する。そして前記衝突した空気
流は管路８１外周側を逆流しながら内部本体１１
基側に穿設された導孔１２よりトーチ本体２側の
通孔２１内に導かれる。

又、円筒状空隙１３を介してトーチ本体２の絶
縁体２ｂと対峙する内部本体１１外周面上に螺旋
状溝１４を形成し、該螺旋状溝１４により前記作
動ガス導入管９より円筒空隙１３内に導入された
作動ガスを螺旋流に変向させる。

トーチ本体２は中間に絶縁体２ｂを挟んで一体
に取り付けられた導電性の２つの分割体２ａ，２
ｃにより形成され、その下側分割体２ａに＋電源
端子ケーブル２３を接続し、該下側分割体２ａ先
側に取り付けられたノズル１にパイロツトアーク
発生用の＋電圧を印加させるとともに、該下側分
割体２ａの先側を段差状に縮径し、該縮径した分
割体２ａ外周面とキヤツプ５内周面に空気室６を
形成する。

そして該空気室６内に位置し、後記する通孔２
１出口端と対峙する面上に複数の環状フイン２２
を設け、該環状フイン２２に通孔２１軸線方向に
沿つて多数の貫通孔２２ａを穿設する。

一方トーチ本体２の前記両分割体と絶縁体２ｂ
間には、リング状のエアープール２４を形成する
とともに、該エアープールを貫通する如く、前記
環状フイン２２と対面する段差部より導孔１２に
まで達する通孔２１を、軸線方向に沿つて同心状
に多数本穿設する。

ノズル１は前記作動ガスの旋回流が噴出される
中心孔１４を穿設するとともに、キヤツプ中心開
口５１と対峙するノズル１外周面上にリング状噴
出口４を形成するとともに、該ノズル１外周面上
に多数のローレツト溝１５を刻設し、該噴出口４
より噴出する空気流の放出量を制限している。

又キヤツプ５側においては、前記中心開口５１
上流側にして前記環状フイン２２の下流側の傾斜
面上に、円周方向に沿つて多数の小孔５２を穿孔
し、該小孔５２の穿設方向を軸線と直交するほぼ
水平方向に向け外方に空気流が導出するよう穿設
するとともに、該小孔５２の空気流通過面積を前
記リング状噴出口４の通過面積に比較して相当大
に設定している。

次にかかる実施例に基づく作用を説明する。

先ず、作動ガス導入管９より作動ガスが導入さ
れ、トーチ本体２と内部本体１１間の円筒状空隙
１３内に形成された螺旋溝１４により螺旋流に変
向された後、該螺旋流をノズル１中心孔１４より
外部に噴出され、この状態で電極３と被加工板Ａ
間に作業用電圧を又ノズル１と電極３間に所定時
間高周波電圧を夫々印加させる事により、先ずノ
ズル１と電極３間にパイロツトアークが発生し、
その後被加工板Ａに向けプラズマアーク柱が生成
される。（パイロツトアークはノズル１と電極３
間に印加されている高周波電圧が切れると消滅す
る。） と同時に前記冷却空気導入管８より内部本体１１
内に導入された冷却空気が管路８１を通つて先ず
電極３に衝突し、該電極３の冷却を行つた後、管
路８１外周より導孔１２を通つて通孔２１内に入
り込み、トーチ本体２の冷却を行いながら空気室
６内に噴射される。

そして該空気室６内で前記空気流が断熱膨張
し、通孔２１内を通過した空気の冷却を図るとと
もに、該冷却した空気流が前記環状フイン２２に
衝突し、該空気室６内で撹拌されながらトーチ本
体２とノズル１の冷却を行うとともに、その一部
が貫通孔２２ａ内に導かれてトーチ本体２とノズ
ル１の冷却を更に行いながら空気室６出口側の噴
出口４と小孔５１より外部に放出される。

この際、リング状噴出口４より小孔５２の通過
面積が相当大である為に、冷却後の空気流のほと
んどが、前記多数の小孔５２より放射状に且つ軸
線と直交する外方に向け放出されるとともに、前
記リング状噴出口４より噴出した空気流も、その
外側に位置する多数の小孔５２より噴出された空
気流により外側に変向され、中心側の作動ガスに
巻き込まれる恐れがない。

かかる実施例によれば前記本考案の作用効果が
円滑に達成され、

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る半切断断面図、
第２図は第１図に対し90度偏位した部分の中心線
の上側部分のみを示す断面図である。 １……ノズル、２……トーチ本体、４……キヤ
ツプ、１４１……ノズル中心孔、２１……空気通
孔、５２……小孔（空気流導出手段）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 作動用ガスを中心孔より噴出するノズルを保
   持するトーチ本体内に穿設した空気通孔出口端
   側に、前記ノズル外周面を包被する如く、先端
   側に中心開口を有するキヤツプを取り付け、該
   キヤツプ中心開口とノズル外周面間にリング状
   噴出口を形成すると共に、該リング状噴出口よ
   り噴出される空気流が末広がり状に拡径される
   拡径手段を、キヤツプ周面上若しくはノズル外
   周面とキヤツプ中心開口間に設けた事を特徴と
   する空冷式プラズマトーチ。 ２ 前記キヤツプ外周面上に、前記キヤツプ中心
   開口上流側の空気通路と連通する空気流導出路
   を設け、該導出路より導出される第２の空気流
   により、前記リング状噴出孔より噴出される空
   気流が末広がり状に変向可能に構成した請求項
   １記載の空冷式プラズマトーチ。 ３ 互いに対峙するノズル外周面とキヤツプ中心
   開口間にスカート状に拡径する円錐スリツト状
   の噴出口を形成し、該噴出口より噴出する空気
   流がノズル１外周面に沿つて末広がり状に噴出
   可能に構成した請求項１記載の空冷式プラズマ
   トーチ。